probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2020-22-6-92-100probener-1616Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGИсследование работы группы асинхронных двигателей при кратковременных провалах напряжения для условий нефтяной промышленностиResearch of the operation of a group of asynchronous motors at short-term voltage slopes for the conditions of the oil industryСаттаровР. Р.SattarovR. R.

Саттаров Роберт Радилович – д-р техн. наук, профессор кафедры «Электромеханики»

г. Уфа

Robert R. Sattarov

Ufa

sattar.rb@gmail.comГарафутдиновР. Р.GarafutdinovR. R.

Гарафутдинов Рустам Разифович – аспирант кафедры «Электромеханики»

г. Уфа

Rustam R. Garafutdinov

Ufa

garafutdinov_r_r@mail.ruУфимский государственный авиационный технический университетРоссияUfa State Aviation Technical UniversityRussian Federation20202503202122692100Copyright © Саттаров Р.Р., Гарафутдинов Р.Р., 20212021Саттаров Р.Р., Гарафутдинов Р.Р.Sattarov R.R., Garafutdinov R.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1616

Провалы напряжения достаточно частое и опасное явление, которое может привести к нарушению технологического процесса производства. Обеспечение сохранения устойчивости асинхронных двигателей при провалах напряжения является важной задачей обеспечения непрерывности технологического процесса, а также снижения материальных убытков. ЦЕЛЬ. Привести основные причины провалов напряжения. Разработать имитационную модель, соответствующую типовой схеме электроснабжения нефтеперекачивающей насосной станции с группой асинхронных двигателей в качестве нагрузки. Выполнить две серии расчетов по определению параметров электрического режима при провалах напряжения и последующем восстановлении напряжения на шинах питающей подстанции. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся программный комплекс PSCAD. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, приведены основные причины провалов напряжения. Выполнено моделирование провалов напряжения, возникающих в результате короткого замыкания на оборудовании подстанции. Выполнены серии расчетов, отличающиеся друг от друга измененными исходными данными: место возникновения короткого замыкания (далее – КЗ), выдержка времени автоматического ввода резерва (далее – АВР). Выполнен анализ полученных результатов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. По результатам проведения испытаний видно, что снижение напряжения на шинах низшего напряжения подстанций после работы АВР тем ниже, чем больше выдержка времени АВР. В настоящей работе максимальная выдержка времени составляла 7 секунд, при этом, нарушения устойчивости асинхронных двигателей не возникло. Также определена необходимость исследования работы группы асинхронных двигателей при авариях во внешней электрич еской сети.

Voltage dips are quite frequent and dangerous phenomenon, which can lead to disruption of the production process. Ensuring the stability of induction motors during voltage dips is an important task to ensure the continuity of the technological process, as well as to reduce material losses. THE PURPOSE. List the main causes of voltage dips. Develop a simulation model corresponding to a typical power supply scheme for an oil pumping station with a group of asynchronous motors as a load. Perform two series of calculations to determine the parameters of the electrical mode in case of voltage dips and the subsequent restoration of the voltage on the buses of the supply substation. METHODS. When solving the problem, the PSCAD software package was used. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, the main causes of voltage dips are given. The simulation of voltage dips resulting from a short circuit on the substation equipment has been performed. A series of calculations were performed, differing from each other in the changed initial data: the place of occurrence of a short circuit, the time delay of automatic transfer of the reserve. The analysis of the obtained results is carried out. CONCLUSION. According to the test results, it can be seen that the decrease in voltage on the low voltage buses of substations after the operation of automatic transfer switch is the lower, the longer the time delay of automatic transfer switch. In this work, the maximum time delay was 7 seconds, while there was no violation of the stability of the induction motors. The need to study the operation of a group of asynchronous motors in case of accidents in an external electrical network is also determined.

асинхронныйдвигательпровалнапряженияпусксамозапускasynchronousmotorfailurevoltagestartself-launchReferencesИсмагилов Ф.Р., Максудов Д.В., Гареев А.Ш. и др. Негативное влияние провалов напряжения на потребителей и способы его уменьшения // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2014. V. 18. № 3 (64).Ismagilov FR, Maksudov DV, Gareev ASH. et al. Adverse effect on consumer voltage sags and the way it reduction. Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviacionnogo tekhnicheskogo universiteta. 2014;18(3):64.Liao H., Milanovic J., Rodrigues M., et al. Voltage Sag Estimation in Sparsely Monitored Power Systems Based on Deep Learning and System Area Mapping // IEEE Transactions on Power Delivery, 1–1.2018.Liao H, Milanovic J, Rodrigues M, et al. Voltage Sag Estimation in Sparsely Monitored Power Systems Based on Deep Learning and System Area Mapping. IEEE Transactions on Power Delivery, 1–1.2018. doi: 10.1109/TPWRD.2018.2865906.Felce A., Matas G., Da Silva Y. Voltage sag analysis and solution for an industrial plant with embedded induction motors // Conf. Rec. - IAS Annu. Meet. (IEEE Ind. Appl. Soc). 2004. V. 4. pp. 25732578.Felce A, Matas G, Da Silva Y. Voltage sag analysis and solution for an industrial plant with embedded induction motors. Conf. Rec. - IAS Annu. Meet. (IEEE Ind. Appl. Soc.) 2004;4:2573–2578. doi: 10.1109/IAS.2004.1348838.Секретарев Ю.А., Меняйкин Д.А. Особенности расчетов последствий отказов электроснабжения в распределительных сетях с монопотребителем электрической энергии // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020. Т. 22. №2. С. 43-50.Sekretarev YA, Menyaikin DA. Features of calculations of consequences of failures of power supply in distribution networks with the monoconsumer of electric energy. Power engineering: research, equipment, technology. 2020;22(2):43-50. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-2-43-50Garnica Lopez M. A., Garcia de Vicuna J. L., Miret J., et al. Control Strategy for Grid-Connected Three-Phase Inverters During Voltage Sags to Meet Grid Codes and to Maximize Power Delivery Capability // IEEE Transactions on Power Electronics, V. 33. N11. pp. 9360–9374.2018.Garnica Lopez M.A, Garcia de Vicuna JL, Miret J, et al. Control Strategy for Grid-Connected Three-Phase Inverters During Voltage Sags to Meet Grid Codes and to Maximize Power Delivery Capability/ IEEE Transactions on Power Electronics. 2018:33(11):9360–9374.De Santis M., Noce C., Varilone P., et al. Analysis of the origin of measured voltage sags in interconnected networks // Electric Power Systems Research. 2018. V. 154. pp. 391–400.De Santis M, Noce C, Varilone P, et al. Analysis of the origin of measured voltage sags in interconnected networks. Electric Power Systems Research. 2018;154:391-400.Николаев А.А., Денисевич А.С., Ложкин И.А. и др. Исследование влияния провалов напряжения в системе электроснабжения завода MMK METALURJI на работу главных электроприводов стана горячей прокатки // Электротехнические системы и комплексы. 2015. № 3 (28).Nikolaev AA, Denisevich AS, Lozhkin IA. et al. Investigation of voltage drops’ influence in the power supply system of the "MMK METALURJI" ironworks on the main electric drives of the hot strip mill. Electrotechnical systems and complexes. 2015;3(28).Gomez J.C., Morcos M.M. A simple methodology for estimating the effect of voltage sags produced by induction motor starting cycles on sensitive equipment // Conf. Rec. - IAS Annu. Meet. IEEE Ind. Appl. Soc. 2001. Vol. 2, № C. pp. 1196–1199.Gomez JC, Morcos M.M. A simple methodology for estimating the effect of voltage sags produced by induction motor starting cycles on sensitive equipment. Conf. Rec. - IAS Annu. Meet. IEEE Ind. Appl. Soc. 2001;2(C): 1196–1199. doi: 10.1109/IAS.2001.955648.Золотов И.И., Шевцов А.А. Влияние потребителей электроэнергии на форму питающего напряжения автономных систем электроснабжения // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019. Т. 21 № 1-2. С. 131-140.Zolotov II, Shevcov AA. Influence of electricity consumers on the autonomous power supply systems voltage form. Power engineering: research, equipment, technology. 2019;21(1-2):131-140. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-1-2-131-140.Wang Z., Zhu K., Wang X. An analytical method to calculate critical clearance time of symmetrical voltage sags for induction motors // Dianwang Jishu. Power Syst. Technol. 2014. V. 38. № 2. pp. 509–514.Wang Z, Zhu K, Wang X. An analytical method to calculate critical clearance time of symmetrical voltage sags for induction motors. Dianwang Jishu/Power Syst. Technol. 2014;38(2):509-514.Ojaghi M., Faiz J., Shahrouzi H. et al. Induction motors performance study under various voltage sags using simulation // Journal of International Conference on Electrical Machines and Systems. 2012. V.1. N.3. pp.32- 39.Ojaghi M, Faiz J, Shahrouzi H. et al. Induction motors performance study under various voltage sags using simulation. Journal of International Conference on Electrical Machines and Systems. 2012; 1(3):32-9. doi: 10.1109/ICEMS.2011.6073348.Sattarov R. R., Morozov P. V. Physical approach to analysis of induction motor braking under machinery load // Journal of Physics: Conference Series 2020. рр.1-5.Sattarov RR, Morozov PV. Physical approach to analysis of induction motor braking under machinery load. Journal of Physics: Conference Series 2020.2020:1-5.Bollen M.H.J., Yalcinkaya G., Hazza G. The use of electromagnetic transient programs for voltage sag analysis // Proc. Int. Conf. Harmon. Qual. Power, ICHQP. 1998. V. 1. P. 598–603.Bollen M.H.J, Yalcinkaya G, Hazza G. The use of electromagnetic transient programs for voltage sag analysis. Proc. Int. Conf. Harmon. Qual. Power, ICHQP. Power, ICHQP. 1998;1(1):598-603.. doi: 10.1109/ICHQP.1998.759977.Гарафутдинов Р.Р., Саттаров, Р.Р. Моделирование усовершенствованной автоматики ограничения перегрузки оборудования // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2020. Т. 20. № 1. С. 30–37.Sattarov RR, Garafutdinov RR. Modeling Advanced Automatic Overcurrent Limiting System. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2020;20(1);30–37. doi:10.14529/power200104.Sattarov R.R. et al. Application of PSCAD in Practical Studies of Electrical Power Engineering Students // 2019 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS). IEEE, 2019. P. 1–6.Sattarov RR. et al. Application of PSCAD in Practical Studies of Electrical Power Engineering Students. 2019 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS). IEEE, 2019;1-6. doi: 10.1109/ICOECS46375.2019.8950001.Gomez J.C., Morcos M.M., Reineri C.A. et al. Behavior of induction motor due to voltage sags and short interruptions // IEEE Trans. Power Deliv. 2002. V. 17. № 2. P. 434–440.Gomez JC, Morcos MM, Reineri CA. et al. Behavior of induction motor due to voltage sags and short interruptions. IEEE Trans. Power Deliv. 2002;17(2); 434–440. doi: 10.1109/61.997914.Файбисович Д.Л. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисовича. 4-е изд., перераб. и доп. М.:ЭНАС. 2012. 376 с.: ил.Fajbisovich DL. Spravochnik po proektirovaniyu elektricheskih setej. 4 ed. Moscow.: ENAS, 2012.Petronijevi´c M., Mitrovi´c N., Kosti´c V., Bankovi´c B. An Improved Scheme for Voltage Sag Override in Direct Torque Controlled Induction Motor Drives // Energies. 10(5). С. 663–2017.Petronijevi´c M, Mitrovi´c N, Kosti´c V. et al. An Improved Scheme for Voltage Sag Override in Direct Torque Controlled Induction Motor Drives. Energies. 2017;10(5);663–665. doi: 10.3390/en10050663.Галеев Л.М. Исследование напряжения в линейно нагруженной электрической сети, образованного плоской электромагнитной волной // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020. Т. 22. № 4. С. 54-63.Galeev LM. Investigation of the plane wave coupling to a linearly loaded transmission line network. Power engineering: research, equipment, technology. 2020;22(4):54-63. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-4-54-63.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.