Способ настройки устройства защиты электрооборудования Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Маркарянц Л.М., Безик В.А.

Каждое устройство защиты , независимо от принципа работы и схемы, условно можно представить в виде трёх основных частей: преобразовательной цепи , реагирующего органа и вспомогательных устройств. Преобразовательная цепь и реагирующий орган образуют главную часть устройств защиты . Свойства преобразовательной цепи описываются её функцией преобразования , свойства реагирующего органа его параметрами, свойства главной части уравнениями срабатывания и возврата. При математическом описании устройств защиты свойства преобразовательных цепей определяются их функциями преобразования , свойства реагирующих органов их уставками , свойства главных частей их уравнениями срабатывания и возврата. Определены функция преобразования и уравнение срабатывания устройства защиты . Данные уравнения срабатывания позволяют определить чувствительность устройств защиты . Показатель чувствительности определен как величина, обратная минимальному приращению контролируемой величины, необходимому для срабатывания устройств защиты . Найдены зависимости, позволяющие определить координаты точки срабатывания. Эти соотношения позволяют произвести необходимую настройку комбинированных устройств защиты с учетом взаимного влияния цепей и воздействия мешающих факторов, что позволит повысить надежность и точность срабатывания.

The way to configure the device for protecting electrical equipment

Each security device, regardless of operating principles and circuits, can be presented in the form of three main parts: a Converter circuit responsive body and auxiliary devices. Converter circuit and responsive body to form the main part of the protection devices. Properties of Converter circuits are described by the transformation function, the properties of the reacting body its parameters, properties of the principal part of the equations of actuation and return. In the mathematical description of devices of protection, properties of Converter circuits are determined by their functions, transformations, properties of the reacting bodies their setpoints, the properties of the main parts their equations of actuation and return. Defined conversion function and the equation of actuation of the protection device . These equations allow actuation to determine the sensitivity of the protection devices. The sensitivity index is defined as the reciprocal of the minimum increment of the controlled magnitude required to trigger the protection devices. The dependences, allowing to determine the coordinates of the point actuation. These relationships allow to make necessary adjustments combined devices of protection taking into account the mutual influence of the chains and the impact of confounding factors, which will improve the reliability and accuracy of operation.

Текст научной работы на тему «Способ настройки устройства защиты электрооборудования»

СПОСОБ НАСТРОЙКИ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

The way to configure the device for protecting electrical equipment

Маркарянц Л.М., доктор технических наук, профессор. markaryants@yandex.ru Безик В.А., кандидат технических наук, доцент. bezikwa@mail.ru Markaryants L.M., Bezik V.A.

ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk state agricultural University

Реферат. Каждое устройство защиты, независимо от принципа работы и схемы, условно можно представить в виде трёх основных частей: преобразовательной цепи, реагирующего органа и вспомогательных устройств. Преобразовательная цепь и реагирующий орган образуют главную часть устройств защиты. Свойства преобразовательной цепи описываются её функцией преобразования, свойства реагирующего органа - его параметрами, свойства главной части - уравнениями срабатывания и возврата. При математическом описании устройств защиты свойства преобразовательных цепей определяются их функциями преобразования, свойства реагирующих органов - их уставками, свойства главных частей - их уравнениями срабатывания и возврата. Определены функция преобразования и уравнение срабатывания устройства защиты. Данные уравнения срабатывания позволяют определить чувствительность устройств защиты. Показатель чувствительности определен как величина, обратная минимальному приращению контролируемой величины, необходимому для срабатывания устройств защиты. Найдены зависимости, позволяющие определить координаты точки срабатывания. Эти соотношения позволяют произвести необходимую настройку комбинированных устройств защиты с учетом взаимного влияния цепей и воздействия мешающих факторов, что позволит повысить надежность и точность срабатывания.

Summary. Each security device, regardless of operating principles and circuits, can be presented in the form of three main parts: a Converter circuit responsive body and auxiliary devices. Converter circuit and responsive body to form the main part of the protection devices. Properties of Converter circuits are described by the transformation function, the properties of the reacting body - its parameters, properties of the principal part of the equations of actuation and return. In the mathematical description of devices of protection, properties of Converter circuits are determined by their functions, transformations, properties of the reacting bodies - their setpoints, the properties of the main parts - their equations of actuation and return. Defined conversion function and the equation of actuation of the protection device. These equations allow actuation to determine the sensitivity of the protection devices. The sensitivity index is defined as the reciprocal of the minimum increment of the controlled magnitude required to trigger the protection devices. The dependences, allowing to determine the coordinates of the point actuation. These relationships allow to make necessary adjustments combined devices of protection taking into account the mutual influence of the chains and the impact of confounding factors, which will improve the reliability and accuracy of operation.

Ключевые слова: устройство защиты, преобразовательная цепь, реагирующий орган, функция преобразования, уравнения срабатывания, уравнения возврата, уставка, показатель чувствительности, надежность, точность.

Keywords: protection device, a Converter circuit, responsive body, the transformation function of equation response equation of the return setpoint, the index of sensitivity, reliability, accuracy.

Научный подход к решению сложной многоплановой проблемы повышения эффективности защиты асинхронных двигателей должен базироваться на научных знаниях об асинхронном двигателе как объекте защиты, об устройствах защиты, о технической системе асинхронный двигатель - устройство защитного отключения -комбинированное устройство защиты.

y[x, ах (v1. vm ап (v1. vm \J. Jk 1 О)

где y[xai(.i..ym). an(Yi. m),4i. 4kl- функция преобразования (фЩ

x - контролируемая величина;

a1. an - параметры функции преобразования;

vi. vm - мешающие факторы, оказывающие влияние на параметры ФП;

JJ. .J - наводки от внешних электромагнитных полей.

Главная часть устройства защи-

Рисунок 1. Блок-схема устройства защиты

При отсутствии мешающих факторов функция преобразования имеет вид:

При математическом описании устройств защиты, свойства преобразовательных цепей определяются их функциями преобразования, свойства реагирующих органов - их уставками, свойства главных частей - их уравнениями срабатывания и возврата. Уравнения срабатывания и возврата имеют вид:

У[Х а (у1. ут ). а„ (у1. У т ^. Д ] = Ус

У[-Х а1 ^^■ ). ап (У1. Ут ),^1. 4 ]= Ув (3)

На малом отрезке времени, после ввода новых устройств в эксплуатацию, величинами изменения параметров элементов ПЦ и РО, за счёт старения материалов и других факторов можно пренебречь и учитывать разброс и влияние текущих мешающих факторов (температура, давление, влажность).

Граничные реализации ФП и уставки РО соответствуют граничным значениям разброса и показателей мешающих факторов. Номинальным условиям ставятся соответственно номинальная ФП и номинальная уставка РО.

Свойства главной части устройства защиты при номинальных и граничных условиях описываются тремя уравнениями срабатывания и возврата.

Первыми записываются уравнения, соответствующие номинальной ФП и номинальной уставке РО; вторыми - соответствующие минимальной реализации ФП и максимальной реализации уставки РО; третьими - соответствующие максимальной реализации ФП и минимальной реализации уставки РО.

У mm к a' -(W ). an (v[. v'm ^/„..^ J= yc max (4)

Ушах X a/ - ((/. ( m ). a!(v;. vm ),£..&'J = Ус min

Уравнения возврата: У(х' a'. an ) = Ув

Ушт [X a/ •(.' . v'm Х-'a'n .I. U/v-lk J= Ув шах (5)

где а\. а' у[ . у'т ,^[. ^'киа1. а"п ,у". у"т- значения параметров и мешающих факторов, относящиеся, соответственно, к минимальной и максимальной реализации функции преобразования;

Ус, Ус Ус тах - номинальная уставка РО и её минимальная и максимальная реализация;

Ув, У в тп, Ув тах - номинальная уставка возврата РО и её минимальная и максимальная реализация

Данные уравнения срабатывания позволяют определить чувствительность устройств защиты. При сравнении различных устройств защиты, безотносительно к конкретным электроустановкам, на которые они могут быть установлены, нужен показатель чувствительности самих устройств защиты. Определим его как величину, обратную минимальному приращению контролируемой величины, необходимому для срабатывания устройств защиты

где д = Хс - Хот - относительная величина минимального приращения, необходимого

для срабатывания защиты.

Показатели минимальной и максимальной чувствительности:

А_______■ ХС ШаХ - Х0

Кратность срабатывания и минимальная кратность контролируемой величины определяются по следующим формулам:

где Кг - коэффициент чувствительности защиты

Применим полученные уравнения к комбинированным устройствам защитного отключения (УЗО). Так как УЗО контролирует ток нагрузки и ток утечки, то использование нелинейных функций позволяет контролировать две независимые величины одним реагирующим органом.

Предположим, в преобразовательной цепи одна величина (ток нагрузки) возводится в квадрат (характерно для электромагнитных исполнительных органов и при использовании в качестве датчика тока диодов, т.к. его вольтамперная характеристика близка к параболе), а другая (ток утечки) преобразуется линейно

ах2 + ЬУ = Н ( ах]т + ЬУ0т ) , (9)

где Н - показатель отстройки

= Н (ах I, + ЬУ16 )- ах 2

х = Н (ах 2 + ЬУб )- ЬУ

Данная функция показывает повышенную чувствительность к одной из величин, например к току утечки и позволяет определить координаты точки срабатывания.

Эти соотношения позволяют произвести необходимую настройку комбинированных устройств защиты с учетом взаимного влияния цепей и воздействия мешающих факторов, что позволит повысить надежность и точность срабатывания.

Снижение напряжения на зажимах обмотки статора асинхронного двигателя вызывает ослабление вращающегося магнитного поля, рост скольжения и, несмотря на снизившиеся напряжение, в большинстве случаев - рост токов в обмотках ротора и статора. Согласно ГОСТ 13109-97 на зажимах двигателя допускаются нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения Лиу = ±5% ^ ±10% и коэффициенты несимметрии напряжений по обратной последовательности и нулевой последовательности ки= 2% кои=2% соответственно.

Двигатель имеет два входа: со стороны обмотки статора и со стороны вала. Все режимы работы исправного двигателя задаются ему через эти входы. Симметричные режимы задаются парой величин напряжением и и моментом М. Несимметричные трёхфазные режимы задаются четвёркой величин йщ, М, ки, ¥ - напряжением первой гармоники питающего напряжения, моментом, коэффициентом несимметрии напряжения, углом несимметрии. Эти величины являются независимыми переменными (внешними факторами), а величины, контролируемые устройством защиты - их функциями.

В зависимости от числа одновременно действующих внешних факторов, ненормальные режимы делят на простые и сложные. При одновременном действии двух и более факторов режимы являются сложными [3].

Учитывая коэффициент несимметрии ки и угол несимметрии ¥ несимметричные системы векторов фазных и линейных напряжений описываются выражениями:

иав _ ¿а -и, ¿вс _ ив-¿с, йсА _ йс-иА.

Модуль вектора напряжения

Токи в фазах двигателя при несимметричном режиме определяются из выражений:

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎

Способ настройки устройства защиты электрооборудования Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Маркарянц Л.М., Безик В.А.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Маркарянц Л.М., Безик В.А.

The way to configure the device for protecting electrical equipment

Текст научной работы на тему «Способ настройки устройства защиты электрооборудования»