Исследование на имитационной модели параметров режима самозапуска электродвигателей комплексной нагрузки, учитываемых при выборе уставок релейной защиты линий высокого напряжения
М.В. Двойненков, В.А. Шуин
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 3, сс. 28—38
Скачать PDF
Состояние вопроса. При выборе уставок резервных ступеней дистанционных защит ЛЭП высокого напряжения должны учитываться параметры режима самозапуска электродвигателей нагрузки, характеризуемые коэффициентом увеличения тока в защищаемой линии Kзап и углом jзап полного сопротивления нагрузки. В существующих методиках выбора уставок резервных ступеней дистанционных защит ЛЭП, как правило, приводятся только ориентировочные значения коэффициента Kзап, а угол jзап часто принимается равным углу сопротивления на «зажимах» защиты в максимальном рабочем режиме jраб без учета самозапуска электродвигателей потребителей. Погрешности, обусловленные неточностью определения параметров Kзап и jзап, могут быть причиной снижения селективности и чувствительности резервных ступеней дистанционных защит, т.е. эффективности дальнего резервирования. Для уточнения существующих методик выбора уставок резервных ступеней дистанционных защит актуальной задачей является исследование зависимостей параметров режима самозапуска Kзап и jзап от доли и типа двигательной нагрузки в составе комплексной нагрузки.
Материалы и методы. Для исследования зависимостей параметров режима самозапуска Kзап и jзап от доли и состава двигательной нагрузки в комплексной нагрузке использован программный комплекс MATLAB с входящим в него пакетом SimPowerSystems, предназначенным для моделирования электротехнических устройств и систем. Модель исследуемого объекта включает источник питания напряжением 110(220) кВ, ЛЭП 110(220) кВ с понижающим трансформатором 110(220)/6(10) кВ в конце линии, участок сети 6(10) кВ с кабельными линиями для питания группы высоковольтных асинхронных электродвигателей и понижающим трансформатором 6(10)/0,4 кВ для питания группы низковольтных асинхронных электродвигателей. Параметрирование модели произведено с учетом реальных характеристик ее элементов и методик расчета параметров схем замещения.
Результаты. Предложен подход к приближенному расчету параметров самозапуска на основе данных о типовом составе потребителей узла комплексной нагрузки с делением нагрузки на три категории: высоковольтные асинхронные электродвигатели, низковольтные асинхронные электродвигатели и статическая нагрузка. Показано, что основными факторами, влияющими на параметры режима самозапуска Kзап и jзап на ЛЭП 110–220 кВ, являются доли высоковольтных асинхронных электродвигателей КАДВ, низковольтных асинхронных электродвигателей КАДН и их соотношение в составе комплексной нагрузки. Получены зависимости параметров режима самозапуска Kзап и jзап от доли двигательной нагрузки в составе комплексной нагрузки, а также зависимость jзап = f(Kзап).
Выводы. Полученные зависимости Kзап = f(КАДВ, КАДН), jзап = f(КАДВ, КАДН) и jзап = f(Кзап) могут быть использованы для уточнения методик расчета уставок резервных ступеней дистанционных защит ЛЭП 110–220 кВ, что повысит эффективность дальнего резервирования в электрических сетях высокого напряжения.
1. Федосеев А.М., Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем: учеб. для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 528 с.
2. Нагай В.И. Релейная защита ответвительных подстанций электрических сетей. – М.: Энергоатомиздат, 2002. – 312 с.
3. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных электродвигателей. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. – 528 с.
4. Голоднов Ю.М., Хоренян А.Х. Самозапуск электродвигателей. – М.: Энергия, 1974. – 144 с.
5. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 7. Дистанционная защита линий 35–330 кВ / под ред. Т.Н. Дородновой, А.А. Рудман. – М.; Л.: Энергия, 1966. – 172 с.
6. Методические указания по расчету и выбору параметров настройки дистанционных защит линий электропередачи 110 кВ и выше [Электронный ресурс] / АО «СО ЕЭС». – М., 2021. – Режим доступа: https://www.soups.ru/fileadmin/files/laws/standards/method_distanc_protect_power_lines_281123.pdf
7. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. – М.: Энергия, 1970. – 520 с.
8. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. – 3-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1985. – 296 с.
9. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. – 4-е изд., перераб. и доп. – СПб.: ПЭИПК, 2003. – 350 с.
10. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования: РД 153-34.0-20.527-98 / под ред. Б.Н. Неклепаева. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. – 144 с.
11. Жуков В.В. Короткие замыкания в узлах комплексной нагрузки электрических систем / под ред. проф. А.Ф. Дьякова. – М.: Изд-во МЭИ, 1994. – 224 с.
12. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. – 288 с.
13. Булычев А.В., Грибков М.А. Анализ процессов самозапуска электродвигателей в современных электрических распределительных сетях с позиций релейной защиты // Релейная защита и автоматизация. – 2023. – № 1(50). – С. 30–38.