Векторное моделирование переходного процесса в электрической сети напряжением 6-10 кв при действии автоматического ввода резерва

Введение. В электрических сетях напряжением 6–10 кВ с мощными асинхронными двигателями аварийные режимы, сопровождающиеся провалами напряжения, пусками и самозапусками электродвигателей, существенно снижают надёжность электроснабжения. Особое значение представляет выбор быстродействия автоматического ввода резерва (АВР), так как наложение переходных процессов самозапуска двигателей различных секций может приводить к глубоким дополнительным понижениям напряжения. В существующих методах анализа переходных процессов используются численные методы, которые ограничивают изучение процессов в отдельных элементах системы электроснабжения.

Цель. Разработка и применение векторной модели для анализа электромагнитных переходных процессов в электрических сетях 6–10 кВ с мощными асинхронными двигателями при срабатывании АВР.

Материалы и методы. Применялся метод представления элементов электрической сети в координатах обобщённого вектора с переходом к вращающейся системе координат. Моделирование выполнялось на основе уравнений состояния, полученных с применением теории графов, с аналитическим решением для токов ветвей при нулевых и ненулевых начальных условиях.

Результаты и обсуждение. Получены осциллограммы напряжений, токов, скоростей и электромагнитных моментов асинхронных двигателей при срабатывании АВР. Показано влияние выбега двигателей на глубину провалов напряжения и характер токовых перегрузок. Установлено, что часть двигателей останавливается и повторно разгоняется при пониженном напряжении, тогда как нагрузка резервирующей секции испытывает лишь незначительные отклонения параметров.

Заключение. Векторное моделирование обеспечивает повышение точности анализа начальных стадий переходных процессов и позволяет получить аналитические решения, что расширяет возможности обоснованного выбора параметров АВР и вносит вклад в развитие методов расчёта переходных процессов электрических сетей напряжением 6–10 кВ.

1. Гуревич Ю. Е., Либова Э. А., Хачатрян Э. А. Устойчивость нагрузки электрических систем. М.: Энергоатомиздат, 1981. 208 с.

2. Калинин А. Г., Аракелян А. К. Анализ провалов напряжения при пусках электродвигателей с вентиляторной нагрузкой // Электричество. 2011. № 6. С. 46–50.

3. Закарюкин В. П., Крюков А. В. Сложносимметричные режимы электрических систем. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 2005. 273 с.

4. Сивокобыленко В. Ф., Лебедев В. К. Переходные процессы в системах электроснабжения собственных нужд электростанций: учебное пособие. Донецк: ДонНТУ, 2002. 136 с.

5. Ткаченко С. Н., Сергиенко А. С., Хапченков А. С. Совершенствование математической модели глубокопазного асинхронного двигателя системы собственных нужд электростанций // Кибернетика энергетических систем: сборник материалов XLVI Международной научно-технической конференции, Новочеркасск, 19–21 октября 2024 года. Новочеркасск: Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М. И. Платова, 2024. С. 68–73. EDN ZYBTIL.

6. Андреев М. В., Боровиков Ю. С., Гусев А. С. [и др.] Концепция и базовая структура всережимного моделирующего комплекса // Газовая промышленность. 2017. № 5(752). С. 18–27.

7. Шалин А. И., Хабаров А. С. Электродвигатели 6–10 кВ. Защита от замыканий на землю при подключении несколькими кабелями // Новости электротехники. 2007. № 4(46).

8. Kovács K. P. Transient phenomena in electrical machines // Studies in Electrical and Electronic Engineerring. New York; Amsterdam: Elsevier Publ., 1984.

9. Коробейников Б. А., Богдан А. В., Оппаходжаев А. М. Векторное моделирование электромагнитных переходных процессов в системах электроснабжения с асинхронными двигателями большой мощности // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2025. Т. 68. № 4. С. 98–103. – https://doi.org/10.17213/0136-3360-2025-4-98-103. EDN IGYEEQ.

10. Korobeynikov B. A., Oppakhodzhaev A. M., Sidorov D. I. Vector Simulation of Deep-Bar Induction Motor // Journal of Physics: Conference Series. Vladivostok, 2021. P. 012100. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2096/1/012100. EDN KHQQKE.

11. Коробейников Б. А., Оппаходжаев А. М., Сидоров Д. И. [и др.] Математическое моделирование статических элементов системы электроснабжения в координатах обобщенного вектора // Научные труды КубГТУ: электронный сетевой политематический журнал. 2022. № 1. С. 42–49. EDN RMTKVV.

12. Коробейников Б. А., Оппаходжаев А. М., Сидоров Д. И. Аналитическое решение уравнения в пространстве состояний для анализа переходных процессов асинхронного двигателя // Научные труды КубГТУ: электронный сетевой политематический журнал. 2023. № 3. С. 154-162. EDN KOQPDM.