Проверка чувствительности защитных аппаратов в электроустановках собственных нужд электростанций с учетом токоограничения полупроводниковых инверторов при коротких замыканиях

А. Д. Купчинов; С. В. Котельников; И. О. Минкова; В. В. Жуков; Н. Н. Смотров

doi:10.71759/nh4h-z612

Проверка чувствительности защитных аппаратов в электроустановках собственных нужд электростанций с учетом токоограничения полупроводниковых инверторов при коротких замыканиях

А. Д. Купчинов, С. В. Котельников, И. О. Минкова, В. В. Жуков, Н. Н. Смотров

Аннотация

Основным источником питания особо ответственных потребителей собственных нужд на электростанциях являются полупроводниковые инверторы на IGBT-транзисторах, снабженные цифровыми регуляторами. Особенность работы IGBT-инверторов — их переход в режим токоограничения при коротких замыканиях в целях защиты IGBT-транзисторов силовых модулей. Результатом работы ограничителя является «срезанная синусоида» тока, содержащая, помимо гармоники основной частоты, нечетные гармоники высших порядков. Наличие в токе короткого замыкания токов повышенной частоты может привести к нарушению чувствительности защитных аппаратов. В данной работе проведены расчеты пикового значения тока короткого замыкания от инвертора, исследовано влияние параметров токоограничения на гармонический состав тока КЗ, выполнена оценка влияния эффектов токоограничения на чувствительность защитных аппаратов. Показано, что в целях обеспечения чувствительности защит от коротких замыканий в ответственных электроустановках необходимо учитывать токоограничивающее действие IGBT-инверторов.

Ключевые слова

короткое замыкание, чувствительность, полупроводниковый инвертор, собственные нужды, гармоники

Полный текст:

PDF

Литература

НП-087–11. Требования к системам аварийного электроснабжения атомных станций: федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии / утв. приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 30 ноября 2011 г. № 671. — Москва: ФБУ «НТЦ ЯРБ», 2013. — 21 с.

Defence in Depth of Electrical Systems and Grid Interaction: Final DIDELSYS Task Group Report / OECD, NEA. — Paris : OECD Publishing, 2009. — 169 p. — (NEA/CSNI/R(2009)10).

E-61–03. Uninterruptible Power Supply Equipment : Water Supplies Department standard specification. — Water Supplies Department, Aug. 2023. — 6 p.

Supplementary Specification to IEC 62040-3: AC Uninterruptible Power Systems (UPS) / IOGP. — IOGP, 2020. — 27 p.

Design of Electrical Power Systems for Nuclear Power Plants: Specific Safety Guide No. SSG-34/IAEA. — Vienna: International Atomic Energy Agency, 2016.

Estrada, T. Test of Circuit Breakers Under Harmonic Loading Conditions / T. Estrada, S. J. Briggs, N. A. Khosla // Conference Record of the 1990 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting. — 1990. — P. 2023 – 2027.

Jeon, J.-C. Operating Characteristics of Molded Case Circuit Breakers by Harmonic Currents / J.-C. Jeon, J.-G. Yoo, S.-I. Lee // Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers. — 2008. — Vol. 22, № 4. — P. 62 – 70.

Brozek, J. P. The effects of harmonics on overcurrent protection devices / J. P. Brozek // Conference Record of the 1990 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting. — 1990. — P. 2018 – 2022.

Руководство по выбору ручных пускателей двигателей MS116, MS132 и MS165 (Manual Motor Starter Guide). – ABB, 2022. — 80 p.

Кабель силовой огнестойкий ППГнг(А)- FRHF: каталог продукции / ПТЦ «Кабель». — URL: https://ptcab.ru/catalog/ppgng-a-frhf.html (дата обращения: 11.02.2026).

СТО ДИВГ-058–2017. Расчет токов коротких замыканий и замыканий на землю в распределительных сетях: методические указания / разраб. ООО «НТЦ «Механотроника». — Санкт-Петербург, 2017. — 40 с.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ). — М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2023. — 512 с.

DOI: http://dx.doi.org/10.71759/nh4h-z612