ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕРЕХОДНОГО РЕЖИМА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ТОКОВОЙ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Тихомиров А.А.¹, Соболев Н. В.², Изотов Ю.А.³

¹ORCID: 0000-0003-2184-6577, Кандидат физико-математических наук, ²студент, ³студент, Петрозаводский государственный университет

Работа выполнена при поддержке программы стратегического развития ПетрГУ на 2012-2016 годы

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕРЕХОДНОГО РЕЖИМА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ТОКОВОЙ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Аннотация

В статье рассмотрено – возможность использование переходных процессов на примере асинхронного двигателя в микропроцессорных терминалах релейной защиты для повышения надежности срабатывания защиты.

Ключевые слова: переходный процесс, терминал релейной защиты, надежность.

Tikhomirov A.A.¹, Sobolev N.V.² , Izotov U.A.³

¹ORCID: 0000-0003-2184-6577, PhD in Physics and Mathematics, ²student, ³student, Petrozavodsk State University

THE APPLICATION OF TRANSITION MODE OF ASYNCHRONOUS MOTOR FOR CURRENT PROTECTIVE RELAY FORMATION

Abstract

The article considers the possibility of application of transition mode of asynchronous motor for current protective relay formation.

Keywords: transition mode, protective relay, asynchronous motor.

Релейная защита, такая как токовая, дистанционная и  т.д. может быть выполнена как на электромеханической, так и на микропроцессорной основе и иметь связи между защищаемыми объектами [1].  Связь между защищаемыми  объектами позволяет сопоставлять между собой ток, напряжение, частоту и согласовывать действия релейной  защиты на различных участках защищаемого объекта [2].

Выполнение релейной защиты на микропроцессорной основе  имеет ряд недостатков основным, из которых является снижение надежности по сравнению с электромеханическими устройствами. Тем не менее, преимущества цифровых технологий, которые заключаются в возможности применения многих видов релейных защит в рамках одного устройства релейной защиты, увеличение быстродействия защит приводят к тому, что появляется возможность введения новых типов релейной защиты.

Токовая защита селективного или неселективного действия основана на контроле тока на защищаемом объекте. Наличие аварий,  например короткого замыкания на участке линии приведет к увеличению тока, что и приведет к срабатыванию защиты.  Срабатывание токовой защиты происходит при превышении током заданной величины (уставки) рассчитанной по установившемуся режиму.

При отстройке токовых защит, то есть выборе уставок возникает ряд трудностей связанных с необходимостью соблюдения селективности действия релейной защиты, то есть отключения только поврежденных участков линии или энергообъектов. Ток короткого замыкания зависит от удаленности повреждения от источника электроснабжения из-за сопротивления проводников линии,  чем больше расстояние до места короткого замыкания, тем прямо пропорционально больше сопротивление и обратно пропорционален ток.

При отстройке токовой защиты по концу линии используется коэффициента запаса , то есть из-за возможного наличия  токов бросков намагничивания, изменения  режимов защищаемых объектов  защиты уставка  срабатывания увеличивается  с возникновением в конце линии незащищенного участка.  Даже при применении такого метода, как увеличение уставки срабатывания релейной защиты на   не гарантирует селективность срабатывания релейной  защиты.

Применение релейной защиты на цифровой основе открывает новые возможности по учету переходных процессов защищаемых линий и энергообъектов.

В настоящей работе рассмотрена возможность использования динамики переходного режима для построения токовой защиты на примере асинхронного двигателя. Учет переходных режимов имеет важную информационную составляющую для правильного выбора тактики действия релейной защиты и как следствие уменьшить количество ложных срабатываний релейной защиты.

Переходная характеристика каждого типа объекта уникальна, то есть заранее получив переходные характеристики защищаемых объектов можно в случае изменения величины тока сравнивая  динамику его изменения с известными переходными характеристиками установить является ли это переходным процессом или повреждением.

На рис. 1 представлена схема эксперимента по получению пусковых переходных характеристик асинхронного двигателя 3IK15A, где фазный провод A 5 витками намотан на феррит в прорезь которого помещен датчик Холла.  Выход датчика Холла подключен к цифровому осциллографу velleman pcs 100, включенному в тригерный режим.  Асинхронный двигатель включается на холостой ход через коммутатор.

Рис. 1 - Схема эксперимента

АД – асинхронный двигатель

С использованием собранной схемы были получены переходные характеристики включения асинхронного двигателя, представленные на рис. 2, где  в начальный момент времени пусковой ток практически в 2 раза больше номинального.

Рис. 2 - Переходный режим асинхронного двигателя

На рис. 3 представлена зависимость действующего тока от времени,  найденная исходя из рис. 2, где амплитудные значения тока приведены к действующим значениям во времени.

Рис. 3 -  Зависимость действующего значения тока от времени

На примере зависимости пускового тока асинхронного двигателя, представленной на рис. 3 можно заключить о том, что скорость убывания пускового тока от времени можно аппроксимировать некоторой функцией   с её использованием для дальнейшего сравнения с регистрируемым током.  При превышении  токовой уставки релейная защита, в случае совпадения динамики изменения тока с  не должна срабатывать, что позволит снизить коэффициент запаса и увеличить надежность защиты.

Литература

1. Мальцев И.А. Релейная защита / Сборник научных трудов XIV Всероссийской научной-практической конференции. Национальный исследовательский Томский политехнический университет 2014.  – С. 184 – 188.
2. Маруда И.Ф. Релейная защита двойной селективности. Логические защиты электрических объектов / Электричество 2011 - № 1. – С. 17 – 25.

References

1. Malcev I. A. Releinaa zachita / Sbornic nauchnix trudov XIV Vserossiskoi nauchno-practicheskoi konferencii. Nacionalnyi  issledovatelskii Tomskii politechnicheskii universitet. 2014. – S. 184 – 188.
2. Maruda I.F. Releinaa zachita dvoinoi selectivnosti. Logicheskie zachiti electrichekix obektov / Electrichestvo 2011 – № 1. – S. 17 - 25.