Аннотация. 
Информационные признаки повреждения обмотки статора для построения релейной защиты автономного асинхронного генератора

В большинстве случаев (85−95%) отказы асинхронных машин происходят из-за повреждения статорной обмотки. При этом более 90% повреждений приходится на межвитковые замыкания. Замыкание небольшого количества витков статорной обмотки автономного асинхронного генератора не существенно изменяет основной магнитный поток машины, и, поэтому велика вероятность его длительной работы с таким видом повреждения. Скрытый отказ, существующий в виде виткового замыкания, значительно снижает надежность генератора, как источника резервного питания. На данный момент чувствительных защит асинхронных генераторов не существует, так как существует мнение, что в случае коротких замыканий (КЗ) генератор теряет возбуждение, и защита для него не требуется. Выявление информационных признаков витковых коротких замыканий в обмотке статора асинхронного генератора позволяет разработать релейную защиту. Основным принципом обнаружения витковых замыканий в обмотке статора асинхронного электродвигателя является измерение появляющейся несимметрии токов статора. Установлено, что в случае витковых КЗнесимметрия токов и напряжений не велика и сравнима с несимметрией в цепи нагрузки ААГ. Это не позволяет выполнить защиту, реагирующую на данную несимметрию. Тоже можно сказать и об изменении гармонического спектра токов и напряжений. Для построения защиты необходимо применять высокочувствительные схемы для обнаружения несимметрии трехфазной системы токов и напряжений, а также искажения формы токов Ключевые слова: релейная защита, витковые замыкания, обмотка статора, автономный асинхронный генератор, гармонические составляющие, вибрация.

Doi: 10.21 515/1990;4665−131−101.

статор ток замыкание.

It is estimated that (85−95%) of the electric motor failures occur due to damage to the stator winding. In this case, more than 90% of damage are because of interturn short circuits. Short circuits in stator windings of stand-alone asynchronous generator change the base magnetic flux incidentally, so the probability of its long work with such kind of damage is great. A latent failure, existing as a loop closure, significantly reduces the reliability of the generator as a backup power source. Now sensitive protections of asynchronous generators do not exist, since it is believed that in the case of short circuits (short circuit), the generator loses its excitation, and protection is not required for it. Identification of information signs of short-circuit currents in the stator winding of an asynchronous generator makes it possible to develop relay protection. The main principle of detection of stokes closures in the stator winding of an asynchronous electric motor is the measurement of the emerging asymmetry of the stator currents. It has been established that in the case of short-circuit faults, the asymmetry of the currents and voltages is not large and comparable to the asymmetry in the AAG load circuit. This does not allow performing a protection that reacts to this asymmetry. You can also say about changing the harmonic spectrum of currents and voltages. To build protection, it is necessary to use highly sensitive circuits for detecting the asymmetry of a three-phase system of currents and voltages, as well as distortion of the shape of currents and voltages, for example, by harmonic analysis. Do not exclude the possibility of using other protection devices, such as reacting the vibration of the case of an induction generator in the event of damage to the stator winding.

Keywords: relay protection, short circuits of stator windings, stand-alone asynchronous generator, vibration.

Введение

В течение последних лет в нашей стране исследования и практика показали, что возможность применения автономных асинхронных генераторов (ААГ) в качестве альтернативных источников электроснабжения сельскохозяйственных предприятий, а также для личных нужд имеет достаточно большие перспективы [1]. Асинхронные генераторы различаются по способу возбуждения, характеру частоты (постоянная, изменяющаяся), способу стабилизации напряжения, конструктивному исполнению (с короткозамкнутым, фазным, полым ротором), числу фаз. ААГ с емкостным самовозбуждением имеет простую конструкцию, высокую надежность, относительно небольшую стоимость, является бесконтактной машиной. Автономный асинхронный генератор с емкостным самовозбуждением можно использовать для питания асинхронных электродвигателей, электробытовых приборов, для нужд освещения, обогрева и т. д. в районах, удаленных от линий электропередач и электростанций местного значения.

Значительный вклад в науку и практику их применения внесли такие ученые, как Н. И. Алиев, Н. Д. Торопцев, В. Я. Беспалов, М. Л. Костырев, А-З. Р. Джендубаев и др. [7] Однако, при эксплуатации ААГ под воздействием различных факторов снижается электрическая прочность изоляции обмотки, что может привести к ее повреждению. Известно, что в большинстве случаев (85−95%) отказы асинхронных машин происходят из-за повреждения статорной обмотки. При этом более 90% повреждений приходится на межвитковые замыкания [2].

На данный момент чувствительных защит ААГ не существует, так как существует мнение, что в случае коротких замыканий (КЗ) ААГ теряет возбуждение, и защита для него не требуется [6].

Проверка этого положения, а также установление информационных признаков витковых коротких замыканий в обмотке статора ААГ для построения релейной защиты осуществлялась экспериментально.