Уточнення математичної моделі кабельного відгалуження перетворювача частоти при однофазному замиканні
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176571Ключові слова:
перетворювач частоти, замикання на землю, автономний інвертор, змінні стану, електроураженняАнотація
Уточнена математична модель кабельного відгалуження перетворювача частоти у складі електромережі дільниці шахти при однофазному замиканні на землю. Модель враховує дискретний характер вихідної напруги та інерційність комутації силових ключів інвертора напруги у складі перетворювача. Запропонована методика формування математичної моделі кабельної лінії з розподіленими параметрами як сукупності диференційних рівнянь стану та алгебраїчних рівнянь зв’язку у матричній формі. При цьому кабель розбивається на трифазні елементарні секції, для сукупності типових схем заміщення яких будується граф, розраховуються матриця головних перетинів та матричні коефіцієнти рівнянь. Розв’язання останніх виконується чисельними методами. Це дозволяє врахувати хвильові процеси в кабелі при дії високочастотної широтно-імпульсно модульованої вихідної напруги перетворювача частоти. Також враховується несиметрія активних опорів ізоляції відносно землі, що супроводжує замикання на землю. Застосування матрично-топологічного підходу дозволяє уникнути операцій з частинними похідними по геометричним координатам кабелю. Актуальність досліджень обумовлена нехтуванням у відомих моделях суттєвими факторами, що знижує точність аналізу. Зокрема, не беруться до уваги вплив на миттєві значення струму замикання дискретного характеру напруги на виході перетворювача частоти, розподілений характер параметрів ізоляції кабельної лінії та поперечна несиметрія в аварійному режимі. В результаті чисельного моделювання для конкретної мережі встановлено, що виникнення замикання на землю через тіло людини в кабельному відгалуженні перетворювача частоти характеризується неприпустимо великою імовірністю смертельного електроураження. Обґрунтовано спосіб контролю активного опору ізоляції відгалуження електричної мережі з напівпровідниковим перетворювачем частоти. Реалізація способу дозволить підвищити електробезпеку підземних електричних мереж за рахунок своєчасного виявлення ушкодження ізоляції кабельного відгалуження перетворювача частоти і передачі сигналу на відключення напруги
Посилання
- Ravlić, S., Marušić, A., Havelka, J. (2017). An improved method for high impedance fault detection in medium voltage networks. Technical gazette, 24 (2), 391–396. doi: https://doi.org/10.17559/tv-20151012082303
- Wymann, T., Pollock, M., Rees, J. (2015). A new approach to mining earth leakage protection with medium voltage drives. Industrial-Electrix, 24–27. Available at: https://www.littelfuse.com/~/media/protection-relays/articles/el731-industrial-electrix-article-2015-2.pdf
- Marek, A. (2017). Influence of indirect frequency converters on operation of central leakage protection in underground coalmine networks. Mining - Informatics, Automation and Electrical Engineering, 3 (531), 9–20. doi: https://doi.org/10.7494/miag.2017.3.531.9
- Hafner, A. A., Ferreira da Luz, M. V., Carpes, Jr. W. P. (2015). Impedance and admittance calculations of a three-core power cable by the finite element method. International Conference on Power Systems Transients. doi: http://doi.org/10.13140/RG.2.1.4873.5848
- Shanmugasundaram, N., Vajubunnisa Begum, R. (2017). Modeling and Simulation Analysis of Power Cables for a Matrix Converter Fed Induction Motor Drive (MCIMD). Journal of Advanced Research in Dynamical and Control Systems, 11, 734–744. Available at: http://jardcs.org/papers/v9/sp/6359.pdf
- Hoshmeh, A., Schmidt, U. (2017). A Full Frequency-Dependent Cable Model for the Calculation of Fast Transients. Energies, 10 (8), 1158. doi: https://doi.org/10.3390/en10081158
- Czaja, P. (2016). Anti-shock safety of industrial electric installations with built-in frequency converters. 2016 Progress in Applied Electrical Engineering (PAEE). doi: https://doi.org/10.1109/paee.2016.7605113
- Czapp, S., Borowski, K. (2013). Immunity of Residual Current Devices to the Impulse Leakage Current in Circuits with Variable Speed Drives. Electronics and Electrical Engineering, 19 (8). doi: https://doi.org/10.5755/j01.eee.19.8.2883
- Cocina, V., Colella, P., Pons, E., Tommasini, R., Palamara, F. (2016). Indirect contacts protection for multi-frequency currents ground faults. 2016 IEEE 16th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC). doi: https://doi.org/10.1109/eeeic.2016.7555701
- Czapp, S., Guzinski, J. (2018). Electric shock hazard in circuits with variable-speed drives. Bulletin of The Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 66 (3), 361–372. doi: http://doi.org/10.24425/123443
- Czapp, S. (2010). The effect of PWM frequency on the effectiveness of protection against electric shock using residual current devices. 2010 International School on Nonsinusoidal Currents and Compensation. doi: https://doi.org/10.1109/isncc.2010.5524515
- Syvokobylenko, V. F., Vasylets, S. V. (2017). Matematychne modeliuvannia perekhidnykh protsesiv v elektrotekhnichnykh kompleksakh shakhtnykh elektrychnykh merezh. Lutsk: Vezha-Druk, 272.
- Pat. No. 135438 UA. Sposib kontroliu aktyvnoho oporu izoliatsiyi vidhaluzhennia elektrychnoi merezhi z napivprovidnykovym peretvoriuvachem chastoty (2019). MPK6 G01R 27/18, H02H 3/16. No. u201901598; declareted: 18.02.2019; published: 25.06.2019, Bul. No. 12.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Sviatoslav Vasylets, Kateryna Vasylets
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
