ЭНЕРГЕТИКА
Войти на сайт | Регистрация
УДК 621.311(075)
Анализ интенсивности отказов частотно-регулируемых электроприводов районных тепловых станций при нарушениях электроснабжения
Храмшин Вадим Рифхатович, д-р техн. наук, доцент, главный научный сотрудник кафедры «Электротехника и электротехнические системы», Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, hvr_mgn@mail.ru
Одинцов Константин Эдуардович, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой «Электротехника и электротехнические системы», Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, eltech_mgtu@mail.ru
Андрей Рифович Губайдуллин, аспирант кафедры «Электротехника и электротехнические системы», Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, AED174@mail.ru
Карандаева Ольга Ивановна, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электротехника и электротехнические системы», Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, oikaran@mail.ru
Кондрашова Юлия Николаевна, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий», Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, rotjuil720@mail.ru
Аннотация
Рассматривается проблема снижения отказоустойчивости частотно-регулируемого электропривода (ЧРП) при нарушениях электроснабжения. Подчеркнуто, что массовое внедрение ЧРП усугубляет проблему аварийных остановок энергоагрегатов тепловых предприятий при нарушениях электроснабжения: провалах напряжения либо кратковременных (1–3 с) отключениях. Причинами этого являются снижение темпа разгона электропривода при восстановлении питающего напряжения, а также увеличение длительности перерывов в работе электродвигателей. Приведены диаграммы, характеризующие процессы при нарушении электропитания ЧРП, поясняющие данный вывод. Представлены результаты мониторинга количества и длительности провалов напряжения на секциях РУ-10 кВ районной тепловой станции, приводящих к сбою в работе ЧРП. Показано, что наибольшее количество отклонений имеет длительность от 0,2 до 0,6 с. Кроме того, нарушения по разным вводам в большинстве случаев не совпадают по времени, поэтому полного отключения потребителя не происходит. Представлены данные о количестве отключений частотно-регулируемого и нерегулируемого электроприводов дымососов котлов КВГМ-100 пиковой котельной г. Магнитогорска, зафиксированных в период с 2005 по 2013 гг. Приведен алгоритм и представлена информация о разработанной программе расчета интенсивности отказов электрооборудования. В результате выполненных расчетов определено среднее количество отключений в год, составляющее для ЧРП и нерегулируемого электропривода 8 случаев и 3 случая, соответственно. Подчеркнуто, что эти данные соответствуют результатам, полученным с применением других методик анализа, а также опубликованным другими авторами. Отмечены разработки, выполненные авторским коллективом, по созданию частотно-регулируемых электроприводов, обеспечивающих повышенную устойчивость к нарушениям электроснабжения. Обоснована целесообразность разработки ЧРП с электропитанием от двух независимых вводов.
Ключевые слова
частотно-регулируемый электропривод, тепловая станция, нарушения электроснабжения, аварийные отключения, экспериментальные исследования, интенсивность, программа расчета, рекомендации.
Литература
1. Almeida, A.T. Technical and economical considerations in the application of variable-speed drives with electric motor systems / A.T. Almeida, F.J.T.E. Ferreira, D. Both // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2005. – Vol. 41, iss. 1. Jan.-Feb.
2. Semiconductor Converters of Electric Energy Electromagnetic and Electromechanical Processes in an Electric Drive under Frequency Converter Parallel Operation to Induction Motor / D.V. Belyaev, A.M. Veinger, G.B. Lazarev et al. // Russian Electrical Engineering. – 2007. – Vol. 78, no. 5. – P. 236–242.
3. Лазарев, Г.Б. Электромагнитная совместимость высоковольтных преобразователей частоты с системами электроснабжения и электродвигателями собственных нужд тепловых электростанций / Г.Б. Лазарев // Электротехника. – 2004. – № 10. – С. 33–42.
4. Тарасов, Д.В. Требования к частотно-регулируемым электроприводам насосов и вентиляторов при аварийных режимах в системе электроснабжения котельных / Д.В. Тарасов // Электрические станции. – 2006. – № 1. – С. 52–56.
5. Системы бесперебойного электропитания особо ответственных потребителей с частотно-регулируемым электроприводом / В.В. Ровнейко, Р.Р. Галлямов, Г.П. Корнилов и др. // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2011. – № 4. – С. 51–53.
6. Veinger, A.M. Study of Influence of Disturbances in Symmetry of Supply Voltage on Operation of High-Voltage Controlled Drives / A.M. Veinger, V.N. Medvedev // Russian Electrical Engineering. – 2009. – Vol. 80, no. 6. – P. 306–310.
7. Проблемы внедрения частотно-регулируемых электроприводов на ответственных механизмах тепловой электростанции / Ю.А. Крылов, И.А. Селиванов, А.С. Карандаев и др. // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2011. – № 4. – С. 19–25.
8. Энергосбережение в теплоэнергетическом хозяйстве города средствами регулируемого электропривода: моногр. / Ю.А. Крылов, В.Н. Медведев, А.С. Карандаев, Г.П. Корнилов. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогор. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. – 2012. – 202 с.
9. Карандаева, О.И. Повышение надежности электроприводов тепловой электростанции металлургического предприятия при внедрении преобразователей частоты: дис. … канд. техн. наук / О.И. Карандаева.  Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ». – 2011. – 172 с.
10. Пат. 110877 Российская Федерация, МПК Н02JP 9/06. Преобразователь частоты для электропривода непрерывного действия / А.С. Карандаев, Т.Р. Храмшин, Р.Р. Храмшин и др. – Опубл. 27.11.2011, БИМП № 33.
11. Пат. 120294 Российская Федерация, МПК Н02М 4/40. Преобразователь частоты для электропривода непрерывного действия / А.С. Карандаев, Т.Р. Храмшин, Р.Р. Храмшин и др. – Опубл. 24.04.2012, БИМП № 25.
12. Методика прогнозирования остаточного ресурса электрооборудования при эксплуатации /
К.Э. Одинцов, Ю.Н. Ротанова, О.И. Карандаева и др. // Известия ТулГУ. Технические науки.– 2010. – Вып. 3, ч. 1. – С. 192–198.
13. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011611133 Российская Федерация. Расчет показателей надежности электрооборудования / А.С. Карандаев, Ю.Н. Кондрашова, К.Э. Одинцов, О.И. Карандаева // ОБПБТ. – 2011. – № 2. – С. 275.
14. Методика расчета остаточного ресурса систем управления и защиты электроустановок / И.М. Ячиков, К.Н. Вдовин, К.Э. Одинцов и др. // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2011. – № 4. – С. 91–94.
15. Алгоритмы расчета ресурса систем управления и защиты электроустановок / И.М. Ячиков, К.Э. Одинцов, О.И. Карандаева и др. // Электроэнергетика глазами молодежи: сб. ст.: в 3 т. – Самара: СамГТУ, 2011. – Т. 2. – С. 275–280.
16. Алгоритм расчета интенсивности отказов электрооборудования / К.Э. Одинцов, И.М. чиков, С.А. Евдокимов и др. // Труды VII Международной (XVIII Всероссийской) научно-технической конференции по автоматизированному электроприводу. – Иваново: ФГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет». – 2012. – С. 64–69.
17. Расчет надежности электроприводов при внедрении преобразователей частоты / А.С. Карандаев, А.А. Шеметова, О.И. Карандаева, Г.В. Шурыгина // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2010. – № 1. – С. 59–64.
18. Крылов, Ю.А. Энергосбережение и автоматизация производства в теплоэнергетическом хозяйстве города. Частотно-регулируемый электропривод / Ю.А. Крылов, А.С. Карандаев, В.Н. Медведев. – СПб.: Лань, 2013. – 176 с.
19. Анализ надежности оборудования тепловой электростанции при внедрении преобразователей частоты / А.С. Карандаев, Г.П. Корнилов, О.И. Карандаева и др. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2009. – Вып. 12, № 34 (167). – С. 16–22.
20. Применение логико-вероятностного метода для анализа надежности автоматизированных электроприводов / А.С. Карандаев, А.А. Шеметова, О.И. Карандаева и др. // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2010. – Вып. 3, ч. 1. – С. 153–160.
21. Способы повышения устойчивости частотно-регулируемых электроприводов при нарушениях электроснабжения / Г.П. Корнилов,
Т.Р. Храмшин, О.И. Карандаева и др. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. – 2011. – № 4. – С. 79–84.
22. Пат. 123270 Российская Федерация, МПК Н02Р7/08. Преобразователь частоты с широтноимпульсной модуляцией для электроприводов ответственных механизмов / Т.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, В.Н. Медведев и др. – Опубл. 20.112.12, Бюл. № 35.
23. Пат. 112539 Российская Федерация, МПК Н02М5/415, Н02М7/525, Н02Н7/09, Н02Р7/04. Преобразователь частоты / В.В. Ровнейко, Р.Р. Галлямов, Т.Р. Храмшин и др. – Опубл. 10.01.2012, Бюл. № 1.
24. Пат. 125789 Российская Федерация, МПК H02P27/08, H02M5/451, H02M7/527. Преобразователь частоты с широтно-импульсной модуляцией / Т.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, В.Н. Медведев и др. – Опубл. 10.03.2013, Бюл. № 7.
25. Пат. 132279 Российская Федерация, МПК Н02P27/00. Устройство управления двигателями переменного тока / Т.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, Р.Р. Храмшин и др. – Опубл. 10.09.2013, Бюл. № 25.
26. Способы повышения устойчивости частотно-регулируемых электроприводов при нарушениях электроснабжения / А.С. Карандаев, Р.Р. Храмшин, Т.Р. Храмшин и др. // Машиностроение: сетевой электрон. науч. журн. – 2013. – № 1. – С. 12–21.
27. Крылов, Ю.А. Повышение устойчивости высоковольтного частотно-регулируемого электропривода при нарушениях электроснабжения / Ю.А. Крылов, В.Н. Медведев, А.С. Карандаев //Труды VII Международной (XVIII Всероссийской) научно-технической конференции по автоматизированному электроприводу. – Иваново: ФГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет», 2012. – С. 161–165.
28. Медведев, В.Н. Способы обеспечения электромагнитной совместимости мощных преобразователей частоты с электродвигателем и сетью / В.Н. Медведев, А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов // Электроприводы переменного тока: тр. четырнадцатой науч.-техн. конф. – Екатеринбург: ФГАОУ ВПО «УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, 2012. – С. 161–165.
29. Храмшин, Т.Р. Оценка методов широтно-импульсной модуляции напряжения активных выпрямителей прокатных станов / Т.Р. Храмшин, Д.С. Крубцов, Г.П. Корнилов // Машиностроение: сетевой электрон. науч. журн. – 2013. – № 2. – С. 48–53.
Источник
Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2014. – Т. 14, № 2. – C. 68-79.