Development of medium voltage induction motor thermal protection function
Hämäläinen, Henri Jaakko Johannes (2020-05)
05 / 2020
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020042322176
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020042322176
Tiivistelmä
This master’s thesis aims to develop the existing electric motor thermal protection of ABB protection relays. From the three development objectives the focus will be to develop a rotor thermal model that takes slip into account.
The theoretical part of the thesis consists of familiarization to electric motors and protecting them. The thermal protection of electric motors and the phenomena which should be taken into consideration with electric motor thermal protection are acquainted to more carefully. Additionally, the thesis will go through the existing electric motor thermal protection functions ABB has.
The existing literature will be utilized to investigate how could slip be estimated. Also, different kinds of electric motor thermal protection implementations will be discoursed. Finally, a new slip estimate utilizing electric motor thermal protection function will be formed.
The slip estimate calculation will be investigated with data produced with PSCAD simulation software. Additionally, the simulated data will be modified in order to replicate various problematic situations. This way the successfulness of the slip estimate will be tested in challenging situations.
The testing of the slip estimate will be continued with measured data. This way the successfulness can be tested with real-world circumstances. Tämän diplomityön tarkoitus on kehittää ABB:n nykyistä suojareleiden moottorin termistä suojaa. Kolmen eri kehitystavoitteen joukosta keskitytään eniten kehittämään roottorin termistä mallia, joka ottaa huomioon moottorin jättämän.
Työn teoriaosuus koostuu perehtymisestä sähkömoottoreihin, mutta erityisesti induktiomoottoreihin, sekä niiden suojaamiseen. Tarkemmin perehdytään sähkömoottorin termiseen suojaan sekä ilmiöihin mitkä termisessä suojauksessa tulisi ottaa huomioon. Lisäksi työssä käydään läpi ABB:n nykyisiä sähkömoottorin termisen suojan suojafunktioita.
Olemassa olevaa kirjallisuutta hyödynnetään selvittäessä sitä, miten jättämää kyettäisiin estimoida. Lisäksi käydään läpi erilaisia toteutuksia sähkömoottorin termisen suojafunktioiden toteutuksista. Lopulta muodostetaan uusi jättämäestimaattia hyödyntävä terminen suojafunktio roottorin termistä suojaa varten.
Työssä tutkitaan jättämäestimaatin laskennan toimivuutta PSCAD -simulointiohjelmistolla tuotetun datan avulla. Lisäksi simuloitua dataa muokataan erilaisten ongelmatilanteiden mukaisesti. Näin jättämäestimaatin toimivuutta testataan haastavissa olosuhteissa.
Jättämäestimaatin testausta jatketaan myös mitatun datan avulla. Näin varmistetaan estimaatin toimivuutta reaalimaailman tilanteessa.
The theoretical part of the thesis consists of familiarization to electric motors and protecting them. The thermal protection of electric motors and the phenomena which should be taken into consideration with electric motor thermal protection are acquainted to more carefully. Additionally, the thesis will go through the existing electric motor thermal protection functions ABB has.
The existing literature will be utilized to investigate how could slip be estimated. Also, different kinds of electric motor thermal protection implementations will be discoursed. Finally, a new slip estimate utilizing electric motor thermal protection function will be formed.
The slip estimate calculation will be investigated with data produced with PSCAD simulation software. Additionally, the simulated data will be modified in order to replicate various problematic situations. This way the successfulness of the slip estimate will be tested in challenging situations.
The testing of the slip estimate will be continued with measured data. This way the successfulness can be tested with real-world circumstances.
Työn teoriaosuus koostuu perehtymisestä sähkömoottoreihin, mutta erityisesti induktiomoottoreihin, sekä niiden suojaamiseen. Tarkemmin perehdytään sähkömoottorin termiseen suojaan sekä ilmiöihin mitkä termisessä suojauksessa tulisi ottaa huomioon. Lisäksi työssä käydään läpi ABB:n nykyisiä sähkömoottorin termisen suojan suojafunktioita.
Olemassa olevaa kirjallisuutta hyödynnetään selvittäessä sitä, miten jättämää kyettäisiin estimoida. Lisäksi käydään läpi erilaisia toteutuksia sähkömoottorin termisen suojafunktioiden toteutuksista. Lopulta muodostetaan uusi jättämäestimaattia hyödyntävä terminen suojafunktio roottorin termistä suojaa varten.
Työssä tutkitaan jättämäestimaatin laskennan toimivuutta PSCAD -simulointiohjelmistolla tuotetun datan avulla. Lisäksi simuloitua dataa muokataan erilaisten ongelmatilanteiden mukaisesti. Näin jättämäestimaatin toimivuutta testataan haastavissa olosuhteissa.
Jättämäestimaatin testausta jatketaan myös mitatun datan avulla. Näin varmistetaan estimaatin toimivuutta reaalimaailman tilanteessa.