Evaluation of the Effect of Induction Motors on Short-Circuit Current in Electrical Installations with a Rated Voltage above 1 kV
Keywords:
induction motor, short-circuit fault, relay protection sensitivity, generator switchgear
Abstract
The growth of 6(10) kV electrical networks in large cities generates the need to improve the method of calculating short-circuit (SC) currents to ensure sufficient sensitivity of the main and backup protections of cable lines, which take power supply from the generator switchgears of thermal power plants (TPP GS), which often have a galvanic link between their auxiliaries and local load. The effect an induction motor (IM) has on the SC current in electrical installations for a rated voltage above 1 kV is studied. To analyze the effect an IM has on the SC current, a computational mathematical model was developed in the MathCad software package, and variant calculations were carried out. The electrical equipment parameters and standard electric circuits of TPP GS that are applied in Russia were used as input data. It is shown that the SC current decreases depending on the IM capacity and the electrical distance of the SC from the SC current level relative to the calculations carried out without taking the IM into account. The criteria under which an IM leads to a decrease in the SC current are determined. Practical recommendations for reducing the IM influence on the SC current to ensure the necessary relay protection sensitivity are proposed.
References
1. Кулешов А.В., Трофимов А.С. Оценка влияния режима работы энергосистемы на чувствительность релейной защиты. – Наука. Технологии. Инновации, 2016, с. 130–132.
2. Арцишевский Я.Л., Рига И.Л. Адаптация уставок релейной защиты к текущим параметрам распределительной сети. – Кибернетика энергетических систем, 2018, с. 246–249.
3. Родин Н.А., Фомичев А.А. Теоретические возможности увеличения чувствительности токовой отсечки в микропроцессорных защитах. – Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (XXI Бенардосовские чтения), 2021, т. 3, с. 329–331.
4. Гусев Ю.П., Чо Г.Ч. Снижение чувствительности защитных аппаратов в низковольтных электроустановках из-за шунтирующего эффекта асинхронных двигателей. – Вестник МЭИ, 2003, № 6, с. 131–135.
5. Платонов И.Д., Лапидус А.А. Критерии проявления шунтирующего эффекта асинхронных электродвигателей в сети 0,4 кВ. – Научно-технические ведомости СПбПУ, 2010, № 3(106), с. 21–27.
6. Жуков В.В., Далла А. Расчёт сопротивления открытой электрической дуги. – Электричество, 1990, № 1, с. 29–34.
7. Сафонов Е.П., Фролов В.Я. Особенности переходных процессов в генераторных цепях мощных электротехнических комплексах. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2021, т. 23, № 1, с. 105–118.
8. Маджидов А.Ш. Особенности расчета токов короткого замыкания в системе собственных нужд электрических станций. – Актуальные проблемы современной науки: взгляд молодых ученых, 2020, с. 646–651.
9. Maljkovic Z., Cettolo M., Pavlica M. The Impact of the Induction Motor on Short-Circuit Current. – IEEE Industry Applications Magazine, 2001, vol. 7, iss. 4, рp. 11–17, DOI:10.1109/2943.930986.
10. Чо Г.Ч. Шунтирующее действие асинхронных электродвигателей при коротких замыканиях в электроустановках напряжением до 1000 вольт: дис. … канд. техн. наук. М.: МЭИ, 2004, 228 с.
11. Жуков В.В. Электрическая часть электростанций с газотурбинным и парогазовыми установками. М.: Издательский дом МЭИ, 2015, 519 с.
12. ГОСТ Р 52735-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. М.: Стандартинформ, 2008, 39 с.
13. Ansuj S., Shokooh F., Schinzinger R. Parameter Estimation for Induction Machines Based on Sensitivity Analysis. – IEEE Transactions on Industry Applications, 1989, vol. 25, iss. 6, рp. 1035–1040.
14. Старшинов В.А., Пираторов М.В., Козинова М.А. Электрическая часть электростанций и подстанций. М.: Издательский дом МЭИ, 2015, 296 с.
15. Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов А.В. Проектирование схем электроустановок. М.: Издательский дом МЭИ, 2009, 288 с.
16. Лапшин В.М., Леднева А.Ю. Учет параметров питающих кабелей при определении токов подпитки места короткого замыкания от асинхронных двигателей. – Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (XXI Бенардосовские чтения), 2021, т. 1, с. 96–99.
17. Жуков В.В. и др. Анализ надежности энергоблоков паросиловых, газотурбинных и парогазовых установок. – Энергетик, 2020, № 11, с. 30–34.
#
1. Kuleshov A.V., Trofimov A.S. Nauka. Tekhnologii. Innovatsii – in Russ. (The Science. Technologies. Innovations), 2016, pp. 130–132.
2. Artsishevskiy Ya.L., Riga I.L. Kibernetika energeticheskih sistem – in Russ. (Cybernetics of Energy Systems), 2018, pp. 246–249.
3. Rodin N.A., Fomichev А.А. Sostoyanie i perspektivy razvitiya elektro- i teplotekhnologii (XXI Benardosovskie chteniya) – in Russ. (The State and Prospects of Development of Electrical and Thermal Technology (XXI Benardos Readings)), 2021, vol. 3, pp. 329–331.
4. Gusev Yu.P., Cho G.Ch. Vestnik MEI – in Russ. (Bulletin of the MPEI), 2003, No. 6, pp. 131–135.
5. Platonov I.D., Lapidus А.А. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbPU – in Russ. (Scientific and Technical Bulletin of SPbPU), 2010, No. 3(106), pp. 21–27.
6. Zhukov V.V., Dalla А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1990, No. 1, pp. 29–34.
7. Safonov E.P., Frolov V.Ya. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Problemy energetiki – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Energy Problems), 2021, vol. 23, No. 1, pp. 105–118.
8. Safonov E.P., Frolov V.Ya. Aktual'nye problemy sovremennoy nauki: vzglyad molodyh uchenyh – in Russ. (Actual Problems of Modern Science: The View of Young Scientists), 2020, pp. 646–651.
9. Maljkovic Z., Cettolo M., Pavlica M. The Impact of the Induction Motor on Short-Circuit Current. – IEEE Industry Applications Magazine, 2001, vol. 7, iss. 4, рp. 11–17, DOI:10.1109/2943.930986.
10. Cho G.Ch. Shuntiruyushchee deystvie asinhronnyh elektrodvigateley pri korotkih zamykaniyah v elektroustanovkah napryazheniem do 1000 vol't: dis. … kand. tekhn. nauk (Shunting Action of Asynchronous Electric Motors in Case of Short Circuits in Electrical Installations with Voltage up to 1000 Volts: Dis. ... Cand. Sci. (Eng.)). М.: MEI, 2004, 228 p.
11. Zhukov V.V. Elektricheskaya chast' elektrostantsiy s gazotur-binnym i parogazovymi ustanovkami (Electric Part of Power Plants with Gas Turbine Combined-Cycle Plants). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2015, 519 p.
12. GОSТ R 52735-2007. Korotkie zamykaniya v elektroustanovkah. Metody rascheta v elektroustanovkah peremennogo toka napryazheniem svyshe 1 kV (Short-Circuits in Electrical Installations. Calculation Methods in Alternating Current Electrical Installations with Voltage above 1 kV). М.: Standartinform, 2008, 39 p.
13. Ansuj S., Shokooh F., Schinzinger R. Parameter Estimation for Induction Machines Based on Sensitivity Analysis. – IEEE Transactions on Industry Applications, 1989, vol. 25, iss. 6, рp. 1035–1040.
14. Starshinov V.A., Piratorov M.V., Kozinova М.А. Elektricheskaya chast' elektrostantsiy i podstantsiy (Electrical Part of Power Plants and Substations). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2015, 296 p.
15. Balakov Yu.N., Misrihanov M.Sh., Shuntov A.V. Proekti-rovanie skhem elektroustanovok (Design of Electrical Installation Schemes). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2009, 288 p.
16. Lapshin V.M., Ledneva A.Yu. Sostoyanie i perspektivy razvitiya elektro- i teplotekhnologii (XXI Benardosovskie chteniya) – in Russ. (The State and Prospects of Development of Electrical and Thermal Technology (XXI Benardos Readings)), 2021, vol. 1, pp. 96–99.
17. Zhukov V.V., et al. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2020, No. 11, pp. 30–34.
2. Арцишевский Я.Л., Рига И.Л. Адаптация уставок релейной защиты к текущим параметрам распределительной сети. – Кибернетика энергетических систем, 2018, с. 246–249.
3. Родин Н.А., Фомичев А.А. Теоретические возможности увеличения чувствительности токовой отсечки в микропроцессорных защитах. – Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (XXI Бенардосовские чтения), 2021, т. 3, с. 329–331.
4. Гусев Ю.П., Чо Г.Ч. Снижение чувствительности защитных аппаратов в низковольтных электроустановках из-за шунтирующего эффекта асинхронных двигателей. – Вестник МЭИ, 2003, № 6, с. 131–135.
5. Платонов И.Д., Лапидус А.А. Критерии проявления шунтирующего эффекта асинхронных электродвигателей в сети 0,4 кВ. – Научно-технические ведомости СПбПУ, 2010, № 3(106), с. 21–27.
6. Жуков В.В., Далла А. Расчёт сопротивления открытой электрической дуги. – Электричество, 1990, № 1, с. 29–34.
7. Сафонов Е.П., Фролов В.Я. Особенности переходных процессов в генераторных цепях мощных электротехнических комплексах. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2021, т. 23, № 1, с. 105–118.
8. Маджидов А.Ш. Особенности расчета токов короткого замыкания в системе собственных нужд электрических станций. – Актуальные проблемы современной науки: взгляд молодых ученых, 2020, с. 646–651.
9. Maljkovic Z., Cettolo M., Pavlica M. The Impact of the Induction Motor on Short-Circuit Current. – IEEE Industry Applications Magazine, 2001, vol. 7, iss. 4, рp. 11–17, DOI:10.1109/2943.930986.
10. Чо Г.Ч. Шунтирующее действие асинхронных электродвигателей при коротких замыканиях в электроустановках напряжением до 1000 вольт: дис. … канд. техн. наук. М.: МЭИ, 2004, 228 с.
11. Жуков В.В. Электрическая часть электростанций с газотурбинным и парогазовыми установками. М.: Издательский дом МЭИ, 2015, 519 с.
12. ГОСТ Р 52735-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. М.: Стандартинформ, 2008, 39 с.
13. Ansuj S., Shokooh F., Schinzinger R. Parameter Estimation for Induction Machines Based on Sensitivity Analysis. – IEEE Transactions on Industry Applications, 1989, vol. 25, iss. 6, рp. 1035–1040.
14. Старшинов В.А., Пираторов М.В., Козинова М.А. Электрическая часть электростанций и подстанций. М.: Издательский дом МЭИ, 2015, 296 с.
15. Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов А.В. Проектирование схем электроустановок. М.: Издательский дом МЭИ, 2009, 288 с.
16. Лапшин В.М., Леднева А.Ю. Учет параметров питающих кабелей при определении токов подпитки места короткого замыкания от асинхронных двигателей. – Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (XXI Бенардосовские чтения), 2021, т. 1, с. 96–99.
17. Жуков В.В. и др. Анализ надежности энергоблоков паросиловых, газотурбинных и парогазовых установок. – Энергетик, 2020, № 11, с. 30–34.
#
1. Kuleshov A.V., Trofimov A.S. Nauka. Tekhnologii. Innovatsii – in Russ. (The Science. Technologies. Innovations), 2016, pp. 130–132.
2. Artsishevskiy Ya.L., Riga I.L. Kibernetika energeticheskih sistem – in Russ. (Cybernetics of Energy Systems), 2018, pp. 246–249.
3. Rodin N.A., Fomichev А.А. Sostoyanie i perspektivy razvitiya elektro- i teplotekhnologii (XXI Benardosovskie chteniya) – in Russ. (The State and Prospects of Development of Electrical and Thermal Technology (XXI Benardos Readings)), 2021, vol. 3, pp. 329–331.
4. Gusev Yu.P., Cho G.Ch. Vestnik MEI – in Russ. (Bulletin of the MPEI), 2003, No. 6, pp. 131–135.
5. Platonov I.D., Lapidus А.А. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbPU – in Russ. (Scientific and Technical Bulletin of SPbPU), 2010, No. 3(106), pp. 21–27.
6. Zhukov V.V., Dalla А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1990, No. 1, pp. 29–34.
7. Safonov E.P., Frolov V.Ya. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Problemy energetiki – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Energy Problems), 2021, vol. 23, No. 1, pp. 105–118.
8. Safonov E.P., Frolov V.Ya. Aktual'nye problemy sovremennoy nauki: vzglyad molodyh uchenyh – in Russ. (Actual Problems of Modern Science: The View of Young Scientists), 2020, pp. 646–651.
9. Maljkovic Z., Cettolo M., Pavlica M. The Impact of the Induction Motor on Short-Circuit Current. – IEEE Industry Applications Magazine, 2001, vol. 7, iss. 4, рp. 11–17, DOI:10.1109/2943.930986.
10. Cho G.Ch. Shuntiruyushchee deystvie asinhronnyh elektrodvigateley pri korotkih zamykaniyah v elektroustanovkah napryazheniem do 1000 vol't: dis. … kand. tekhn. nauk (Shunting Action of Asynchronous Electric Motors in Case of Short Circuits in Electrical Installations with Voltage up to 1000 Volts: Dis. ... Cand. Sci. (Eng.)). М.: MEI, 2004, 228 p.
11. Zhukov V.V. Elektricheskaya chast' elektrostantsiy s gazotur-binnym i parogazovymi ustanovkami (Electric Part of Power Plants with Gas Turbine Combined-Cycle Plants). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2015, 519 p.
12. GОSТ R 52735-2007. Korotkie zamykaniya v elektroustanovkah. Metody rascheta v elektroustanovkah peremennogo toka napryazheniem svyshe 1 kV (Short-Circuits in Electrical Installations. Calculation Methods in Alternating Current Electrical Installations with Voltage above 1 kV). М.: Standartinform, 2008, 39 p.
13. Ansuj S., Shokooh F., Schinzinger R. Parameter Estimation for Induction Machines Based on Sensitivity Analysis. – IEEE Transactions on Industry Applications, 1989, vol. 25, iss. 6, рp. 1035–1040.
14. Starshinov V.A., Piratorov M.V., Kozinova М.А. Elektricheskaya chast' elektrostantsiy i podstantsiy (Electrical Part of Power Plants and Substations). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2015, 296 p.
15. Balakov Yu.N., Misrihanov M.Sh., Shuntov A.V. Proekti-rovanie skhem elektroustanovok (Design of Electrical Installation Schemes). М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2009, 288 p.
16. Lapshin V.M., Ledneva A.Yu. Sostoyanie i perspektivy razvitiya elektro- i teplotekhnologii (XXI Benardosovskie chteniya) – in Russ. (The State and Prospects of Development of Electrical and Thermal Technology (XXI Benardos Readings)), 2021, vol. 1, pp. 96–99.
17. Zhukov V.V., et al. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2020, No. 11, pp. 30–34.
Published
2022-04-16
Issue
Section
Article
