исследование возникновения эл.мех. резонанса в турбогенераторе при кз в элетро.сети

Кроме того, их стоимость значительно меньше, чем у изготовленных из высокотемпературных сверхпроводников. Существенным недостатком предлагаемого технического решения является необходимость в статических преобразователях частоты на входе и выходе. Но и этот недостаток можно устранить, создав на входе систему ударного привода трансформатора тока (установив тиристорный ключ).Анализ резонансных процессов при диагностике двигателей. Внутренние резонансные перенапряжения в обмотках силовых трансформаторов. Резонансные режимы, как упоминалось ранее, могут широко применяться на практике не только для передачи электрической энергии в однопроводных ЛЭП, но и как инструмент для ответа на вопрос исправности/неисправности электродвигателей.Авторы [7] рассмотрели основные видыдиагностики электрических машин с их достоинствами и недостатками. На основе обзора был предложен высокочастотный метод диагностики, позволяющий обнаружить неисправность машины на основе анализа типа резонансных кривых.Описанная в работе экспериментальная установка состоит из следующих основных частей: высокочастотный генератор (РЧ-генератор), согласующие и измерительные приборы, подключенные к клеммной коробке двигателя. В эксперименте наблюдались резонансные свойства электродвигателя в диапазоне частот от 1,7 до 1,8 МГц. Кроме того, авторы выдвинули следующие предположения:- при анализе различных резонансных машинсвойства будут аналогичными;- при разрыве одной из фаз или коротком замыкании произойдет сдвиг резонансной частоты (при коротком замыкании резонансные частоты увеличатся, а при разрыве одной из фаз могут появиться другие резонансные частоты и их сдвиг в область более низких значений);- при изменении сопротивления изоляции обмоток машин следует ожидать изменения добротности резонансных кривых.Работа [8-10] посвящена анализу негативного влияния резонансных режимов на изоляцию силовых трансформаторов.[8] упоминает, что обмотки трансформатора подвержены внутреннему резонансу из-за перенапряженийна внутренней изоляции. В зоне повышенного риска отказа - силовые трансформаторы,работа в режиме, близком к свободному(или слегка нагруженным). Авторы работы отмечают, что «из-за резонансных явлений большие электрические воздействия происходят как на продольную изоляцию обмоток (прежде всего во входной зоне), так и на основную изоляцию (на некотором расстоянии от входной зоны обмотки)».Другими словами, прежде всего именно эти структурные элементы силовых трансформаторов подвержены негативному воздействию резонансных перенапряжений. Кроме того, кумулятивное воздействие повторного воздействия резонансного повреждения на твёрдую изоляцию, которое постепенно приводит к её разрушению при номинальном напряжении, значительно усугубляет ситуацию.Резонансные частоты обмоток силовых трансформаторов электрических сетей составляют примерно десятки кГц. Такие высокочастотные колебания напряжения создаются отражающими колебаниями из-за любогопереключение, которое может происходить в кабеле питания или воздушных линиях. По этой причине авторы представляют схемы, в которых существует потенциальный риск отказа трансформатора питания, коммутируемого вместе с линией питания на ее удаленном конце:- "короткое замыкание на землю одной из фазв начале линии (включая линии снабжения здесь)передача мощности) ";- подключение системы питающая линия — силовой трансформатор к шинам подстанции, от которых получают питание огромное количество нагрузок, связанных с шинами подстанций огромным количеством линий с малым значением волнового сопротивления;- линия питания подключения системы -трансформатор к шинам подстанции предусмотрен,что к ним уже подключены линии с аналогичными параметрами и длиной.Предотвращение возможности возникновенияпредлагаются различные меры для резонансных перенапряжений:- необходимо исключить использование основных схем, которые обсуждались ранее;- если по какой-либо причине невозможно исключить использование таких цепей, то следует использовать автоматические выключателивместе с предварительно включенными резисторами;- в некоторых случаях имеет смысл применитьраздельное включение силового трансформатора и линии питания при их последовательном подключении;- произведение регулировки собственной частоты линии питания блочных колебаний – мощностьтрансформатор "от потенциальных резонансных частот первичной обмотки силового трансформатора;- учитывать возможные резонансныеперенапряжения силовых трансформаторов на этапе их проектирования и разработки.Авторы [9] провели исследование резонансных процессов, происходящих в обмотках трансформаторов при взаимодействии трансформатора с сетью электроснабжения. Исследовательская группа определила условия, при которых возникнут резонансные перенапряжения; кроме того, было определено влияние резонансных перенапряжений на различные типы изоляции трансформаторапри использовании двух программ: TT и EMTLab.В результате исследований авторыпришли к следующим выводам:- при появлении перенапряжений в системе,имеющие высокие частоты, в силовых обмоткахвозникнут внутренние колебания катушки трансформатора резонансной частоты, что приведет к повышению уровня напряжения на входе обмоток (на масляных каналах);- при появлении на канале резонансных колебаний напряжения в катушке можно определить, существует ли программа, способная выполнять токарное представление обмотки силового трансформатора при построении его цепи замены;- вычисляют резонансную частоту внутрикатушечных колебаний силового трансформатора, используя быстрое преобразование Фурье, применяя его к сигналу напряжения на каналах трансформатора;- при проектировании объектов электроэнергетики для исключения возможности появления резонансных перенапряжений авторы предлагают метод, позволяющий быстро вычислить резонансную частоту колебаний системы: «кабель питания - силовой трансформатор». Способ основан на представлении силового трансформатора в виде входной емкости. Предложенный авторами метод получил экспериментальный тест, показывающий качественное совпадение результатов физического эксперимента с данными имитационного моделирования.На основе сделанных выводов можно утверждать, что при соблюдении всех условий рисквозникновение резонансных процессов будет уменьшаться,кроме того, возникновение резонансных режимов может быть устранено испытанием трансформаторов.В [10] сообщается, что для определения "кратностирезонансные перенапряжения в силовых обмоткахэкспериментально возможные трансформаторы призаводские испытания трансформаторов при поставкепониженного ненапряженного напряжения на немуровни первичной обмотки и измерениянапряжения в промежуточных точках обмотки.Физические измерения предельных уровней перенапряжений должны производиться с помощью анализа частот отклика обмоток, кроме того, измерительные кабели и согласующее сопротивление должны быть исключены из пути измерения, так как это может привести к значительным ошибкам при определении резонансных частот и умножений перенапряжения. При проведении измерений необходимо обеспечить наименьшую ёмкостную составляющую измерительного пути при подключении к промежуточным точкам обмоток. Автор предлагает использовать высокочастотные измерительные зонды вместо стандартных кабелей и согласующих сопротивлений, либо соединять измерительные приборы короткими измерительными проводами с помощью промежуточного делителя напряжения, то есть модифицировать измерительный тракт, позволяющий проводить испытания для определения предельного уровня резонансных перенапряжений.Предотвращение резонансных перенапряжений при неполнофазных режимах работы систем электроснабжения, содержащих управляемые шунтирующие реакторыРезонансные явления также могут возникать в неполнофазных режимах работы систем электроснабжения при наличии управляемых шунтирующих реакторов в сетях сверхвысокого напряжения. В [12] отмечено, что при использовании реакторов в системообразующих электрических сетях в неполнофазных режимах работы таких сетей с полной степенью емкостной компенсации тока могут возникать резонансные перенапряжения (другими словами, могут выполняться условия резонанса напряжения). Особенно распространённой ситуацией является возникновение резонансных перенапряжений при срабатывании одиночного автоматического повторного соединения линии (в этой ситуации в большинстве случаев происходит неполный фазовый режим). По вышеуказанным причинам, по мнению авторов, необходимо не допустить выполнения условий последовательного резонанса, чтобы исключить выход из строя электроэнергетического оборудования.Способ предотвращения резонансного режима в режиме полной емкостной компенсации тока основан на переключении между режимами работы управляемого шунтирующего реактора. Также исследовательская группа выявила возможность резонанса напряжения при отключении одной из фаз сети после подавления дуги при подключении управляемого байпасного реактора к системообразующим сетям с ЛЭП длиной от 175 до 190км. Чтобы исключить возможность возникновения резонансных условий, авторы предлагают в этом случае перевести управляемый байпасный реактор в режим холостого хода (второй случай перехода в режим холостого хода -на линиях длиной от 370 до 395 км, начиная с момента отказа дуги и до срабатывания автоматического устройства повторного включения одиночного действия). Все выводы авторов подтверждаются результатами имитационного моделирования.ЗаключениеПрименение в АРВ генераторов дополнительных обратных связей по частоте напряжения и ее производной позволяет более чем в 4 раза увеличить демпфирование составляющей электромеханических колебаний, однако не оказывает никакого влияния на составляющую крутильных колебаний. Это может означать, что если применить дополнительные каналы регулирования АРВ генератора, то это не будет является средством подавления рассматриваемой составляющей движения.Подавление крутильных колебаний возможно с помощью увеличения мощности установленного в ЭЭС источника реактивной мощности. Данный источник может состоять из УШР и батареи статических конденсаторов.Использование управляемого RLC-фильтра позволяет полностью подавить крутильные колебания на частоте 11,8 Гц. Это можно подтвердить расчетами показателей статической устойчивости, а так же переходными процессами.Крутильные моменты можно снизить в 5 раз, используя каналы по отклонению напряжения в управляемом RLC-фильтре, а так же по первой производной частоты.Если изменить конфигурацию сети, конкретно подключиться к энергосистеме посредством слабой связи, то можно снизить возмущающие воздействия. При этом, если установить активный фильтр на шины станции в объединенной энергосистеме, то это приведет к снижению возмущающего воздействия и снизит мощность фильтра.Список используемой литературыМихеев Г. М., Атаманов М. Н. Алгоритм расчета тока высших гармоник в системе электроснабжения промышленных предприятий // Промышленная энергетика. 2018. № 3. С 40–45. Коваленко Д. В., Файфер Л. А., Киселёв Б. Ю. и [др.] Моделирование резонанса токов на высших гармониках при нестационарном режиме работы системы электроснабжения // Омский научный вестник. 2018. № 2 (158). С. 64–69. DOI: 10.25206/1813-8225-2018-158-64-69. Анчарова Т. В., Бодрухина С. С., Цырук С. А. [и др.]. Оценка влияния эмиссии высших гармонических составляющих напряжения и тока от бытовых электроприемников на питающую сеть // Промышленная энергетика. 2012. № 9. С. 36–42. Дед А. В., Сикорский С. П., Смирнов С. П. Результаты измерений показателей качества электроэнергии в системах электроснабжения предприятий и организаций // Омский научный вестник. 2018. № 2 (158). С. 60–64. DOI: 10.25206/1813- 8225-2018-158-55-59. Алиев И. И. О природе электрического резонанса // Электротехника. 2018. № 6. С. 71–74. Алиев И. И. Экспериментальное исследование резонансной однопроводной системы передачи электроэнергии // Электротехника. 2016. № 10. С. 27–30. Мирошниченко М. С., Дегтярев А. Н. Экспериментальное исследование резонансных свойств электродвигателя с фазным ротором на высоких частотах // Электричество. 2015. № 2. С. 64–67. 8. Ларин В. С., Жуйков А. В., Матвеев Д. А. Подход к анализу резонансных явлений и перенапряжений, возникающих при взаимодействии силового трансформатора с электрической сетью // Энергетик. 2013. № 12. С. 21–25. Ларин В. С. Резонансные перенапряжения в обмотках трансформаторов. Ч. 1. Условия возникновения и защитные мероприятия // Электричество. 2015. № 11. С. 33–40. 0.1 Ларин В. С. Резонансные перенапряжения в обмотках трансформаторов. Ч. 3. Измерение напряжения в обмотках на резонансных частотах // Электричество. 2016. № 1. С. 20–24. Рыжкова Е. Н., Цырук С. А., Вергара В. Л. О возможном способе подавления феррорезонанса // Промышленная энергетика. 2015. № 12. С. 23–29. Матинян А. М., Пешков М. В., Карпов В. Н. [и др.]. Особенности УШРТ, обеспечивающие предотвращение резонанса напряжений в цикле ОАПВ линии // Электрические станции. 2016. № 11. С. 36–40.Рысев Д.В., Рысев П.В., Бурым А.А. Исследование отказов однофазных трансформаторов напряжения распределительных сетей вследствие разрядных явлений в изоляции / Динамика систем, механизмов и машин. Омск: Изд-во ОмГТУ. – 2018. – Т. 6., № 3. – С. 78-84.Рысев Д. В., Рысев П. В. Исследование влияния уровня продольной компенсации на возникноивение и развтиесубсинхроннного резонанса / Россия молодая: передовые технологии – в промышленность!. Омск: Изд-во ОмГТУ. – 2019. – № 1. – С. 93-98.Рысев, Д. В. Ограничение слабодемпфированных крутильных колебаний валопроводов электростанций на субсинхроннных частотах в энергосистемах с распределенной генерацией / Д. В. Рысев, П. В. Рысев, В. С. Сердюк, К. С. Шульга, Н. Н. Лизалек // Динамика систем, механизмов и машин. – 2018. – Т. 6, № 3. – С. 84-90.Рысев, П. В. Определение резонансных частот электромеханических колебаний агрегатов газотурбинных электростанций / П. В. Рысев, Д. В. Рысев, К. С. Шульга, О. В. Мешалкин // Омский научный вестник. – 2018. – № 6 (162). – С. 82-85.Шульга, К.С. Моделирование электромеханического резонанса в системе: турбина - генератор - электрическая сеть / К.С. Шульга, П.В. Рысев, Д.В. Рысев, Ю.О. Астапова, О.В. Мешалкин // Ученые Омска – региону: Материалы IV Регион. науч.-техн. конф. (Омск, 4-5 июня 2019 г.). – Омск: ОмГТУ, 2019. – С. 59-61.Белицын, И. В. Проблемы контроля и анализа показателей качества электрической энергии и способы их решения / И. В. Белицын, Д. В. Рысев // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. – 2017. – № 6 (156). – С. 53–57.Идентификация и моделирование хаотических режимов в электроэнергетических системах / П. В. Рысев, Д. В. Рысев, В. К. Федоров, К. С. Шульга, С. Ю. Прусс // Динамика систем, механизмов и машин. – 2017. – Т. 5, № 3. – С. 101–107.Электромеханический резонанс на газотурбинной электростанции / Д. В. Рысев, Ю. В. Рысева, П. В. Рысев, А. В. Максунова // Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе : материалы Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов / отв. ред. А. Н. Халин. – Тюмень : ТИУ, 2018. – Т. 2. – С. 313–316.Гончарук, А. Ю. Учет насыщения стали генератора при моделировании электромеханического резонанса в электроэнергетических системах / А. Ю. Гончарук, П. В. Рысев, Д. В. Рысев // Север России: стратегии и перспективы развития : материалы III Всерос. науч.-практ. конф. – Сургут, 2017. – С. 12–17.Рысева, Ю. В. Исследование электромагнитных процессов в системе «преобразователь частоты – асинхронный двигатель» / Ю. В. Рысева, А. В. Очкасов, Д. В. Рысев // Актуальные вопросы энергетики : материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием, 17 мая 2018 года / ОмГТУ. – Омск, 2018. – С. 313–316.Возникновение режимов электромеханического резонанса и их исследование / Д. В. Рысев, П. В. Рысев, В. К. Федоров, Д. В. Федоров // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. – 2014. – № 4. – С. 296–299Круглый стол «Особенности развития распределенной генерации в России». URL: http://digitalsubstation.com/blog/2017/09/26/kruglyj-stol-laquo-osobennosti-razvitiyaraspredelennoj-generatsii-v-nbsp-rossii-raquoАндерсон П., Фуад А. Управление энергосистемами и устойчивость / Пер. с англ.; под ред. Я. Н. Лугинского. М.: Энергия, 1980. 568 с.Важнов А. И. Переходные процессы в машинах переменного тока. Л.: Энергия, 1980. 170 с.Vivek S., Selve V. SSR mitigation and damping power system oscillation in a series compensated wind generation system // 2014 IEEE National Conference on Emerging Trends In New & Renewable Energy Sources And Energy Management (NCET NRES EM). Chennai, India, 16–17 December 2014. 2015. P. 32–38. ISBN 978-1-4799-8195-3.Gupta S., Kumar N. Supplementary signal of SVC for damping torsional oscillation // 2014 Innovative Applications of Computational Intelligence on Power, Energy and Controls with their impact on Humanity (CIPECH). Ghaziabad, India. 2015. P. 238–242.Zhang P., Bi T., Shiwu X. [et al.]. An Online Measurement Approach of Generators’ Torsional Mechanical Damping Coefficients for Subsynchronous Oscillation Analysis // IEEE Transactions on Power Systems. 2015. Vol. 30, Issue 2. P. 585–592. DOI: 10.1109/TPWRS.2014.2330581.Глебов И. А., Данилевич Я. Б., Мамиконянц Л. Г. [и др.]. Учет анормальных режимов при конструировании и эксплуатации мощных турбогенераторов // Электричество. 1983. № 11. С. 13–17.Глебов И. А. Скручивающие моменты на валу турбоагрегата при отключении коротких замыканий // Электричество. 1978. № 2. С. 22–26.Казовский Е. Я., Рубисов Г. В., Аксенова Л. Я. Влияние крутильных колебаний валопровода турбоагрегата на механическую прочность валопроводов при анормальных условиях // Электротехника. 1986. № 11. С. 12–20.Кошкарев А. В., Смоловик С. В. Математическое моделирование переходных процессов валопровода турбоагрегата при малых возмущениях // Вопросы проектирования, исследования и производства мощных турбо-, гидрогенераторов и крупных электрических машин. Л., 1988. С. 23–25.Беляев А. Н., Смоловик С. В. Подавление слабодемпфированных крутильных колебаний в автономных энергосистемах // Электрические станции. 2017. № 12. С. 26–33.Belyaev A. N., Efremov D. The suppression of slightly damped torsional oscillations in autonomous power systems // 2017 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). St. Petersburg. 2017. P. 1483–1487. DOI: 10.1109/EIConRus.2017.7910854.Гоц А. Н. Крутильные колебания коленчатых валов автомобильных и тракторных двигателей. Владимир. Изд-во Владим. гос. ун-та. 2008. 200 с. ISBN 978-5-89368-836-8.Мелешкин Г. А., Меркурьев Г. В. Устойчивость энергосистем: моногр. СПб.: НОУ Центр подготовки кадров энергетики, 2006. Кн. 1. 369 с.Воропай Н.И., Дьяков А.Ф., Стенников В.А., Сендеров С.М. и др. Надёжность систем энергетики. Проблемы, модели и методы их ре-шения / под ред. Воропай Н.И. Новосибирск: Наука, 2014. Кучеров Ю.Н., Кучерова О.М., Капойи Л., Руденко Ю.Н. Надежность и эффективность функционирования больших трансна-циональных ЭЭС. Методы анализа: Европейское измерение / под ред. Капойи Л. Новосибирск: Наука: Сиб. изд. фирма, 1996. Методические указания по расчету уровня надежности и каче-ства поставляемых товаров и оказываемых услуг для организации по управлению Единой национальной (общероссийской) электрической сетью и территориальных сетевых организаций: Утверждены прика-зом Минэнерго России от 14.10.2013 № 718. Методические указания по устойчивости энергосистем. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. Гуревич Ю.Е., Кучеров Ю.Н., Хвощинская З.Г. О концепции со-вершенствования нормативов устойчивости энергосистем в новых условиях // Электричество. 2004. № 11. С. 63–69. Коршун О.В. Управление электрическим торможением генера-торов для повышения устойчивости межсистемных связей: дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. СПб, 2006. Гуревич Ю.Е., Либова Л.Е. Применение математических моделей электрической нагрузки в расчетах устойчивости энергосистем и надежности электроснабжения промышленных предприятий. М.: Элекс-КМ, 2008. ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014. Илюшин П.В., Музалев С.Г. Анализ эффективности технических решений по обеспечению динамической устойчивости нагрузки по напряжению // Энергетик. 2017. № 12. С. 11–15. Розанов М.Н. Надежность электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат, Издание 2-е, перераб. и доп., 1984. Надежность электроэнергетических систем. Справочник. Том 2 / под ред. Розанова М.Н. М.: Энергоатомиздат, 2000. 274 Кучеров Ю.Н., Китушин В.Г. Реформирование и надежность электроснабжения // Энергорынок. 2005. № 1. С. 40–47. Непомнящий В.А. Экономические потери от нарушений электроснабжения потребителей. М.: МЭИ. 2010. Папков Б.В., Шарыгин М.В. Возможности управления надежностью электроснабжения // Надежность и безопасность энергетики. 2011. № 2 (13). С. 11–15. Шарыгин М.В. Оценка последствий отключений потребителей электроэнергии. Методы и модели. Нижний Новгород:Нижегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева. 2014. Секретарев Ю.Н. Надежность электроснабжения. Новосибирск: Изд-во НГТУ. 2010. Арцишевский Я.Л. Техперевооружение релейной защиты и автоматики систем электроснабжения предприятий непрерывного производства. М.: Энергопрогресс, 2011. Коротков В.А., Кутовой Г.П., Решетов В.И., Мисриханов М.Ш., Смоловик С.В. Проблемы управляемости ЕЭС России в условиях рынка энергии и развития международного энергетического сотрудничества. Повышение эффективности работы энергосистем // Труды Ивановского государственного энергетического университета. Выпуск 5. М.: Энергоатомиздат, 2002. Тубинис В.В. Управление электропотреблением. Зарубежные технические средства // Новости электротехники. 2006. № 3 (39). Бернер М.С., Брухис Г.Л., Гуревич Ю.Е., Кучеров Ю.Н. Проблемы применения аварийной разгрузки больших распределительных сетей // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2008. № 5. С. 10–17. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. Гуревич Ю.Е., Кабиков К.В. Особенности электроснабжения, ориентированного на бесперебойную работу промышленного потребителя. М.: Элекс-КМ, 2005. Гуревич Ю.Е. Задачи, определяющие состав противоаварийных мероприятий в системах электроснабжения промышленных предприятий // Оборудование. Технический альманах. 2007. № 4 (ноябрь). С. 18–21. 275 Федоров В.К., Рысев Д.В. Устойчивость энергосистемы турбина – генератор – нагрузка при возникновении электромеханического резонанса // Омский научный вестник. 2011. № 3(103). С. 194-198.