книги из ГПНТБ / Голоднов Ю.М. Самозапуск электродвигателей

При отсутствии возбужденных синхронных двигате­ лей напряжение на отключившихся шинах снижается до величины 0,25 достаточно быстро (в пределах 0,5—1с), и реле напряжения может выполнять функции пусково­ го органа АВР.

При наличии возбужденных синхронных двигателей их э. д. с. снижается до величины 0,25 медленно (§ 2-2, 2-3), и реле напряжения может оставаться притянутым

Рис. 6-3. Схема пуска устройства АВР на секционном вы­ ключателе с реле понижения частоты.

Ч— реле понижения частоты (контакт замыкается при снижении частоты на 2%); Л — промежуточное реле; Я — реле напряжения (отпадают н замыкают контакт при напряжении 25%).

длительное время. В результате время срабатывания АВР неоправданно увеличивается. Тогда в качестве пу­ скового органа АВР, кроме пуска от несоответствия по­ ложения, может применяться либо реле понижения ча­ стоты, либо реле направления мощности, срабатывающее при направлении мощности от шин в питающую линию.

При использовании реле частоты включение устрой­ ства АВР производится при снижении частоты на 1 Гц, что соответствует снижению скорости двигателей на 2%. При общем снижении частоты в питающей сети АВР не должно работать. Это достигается контролем частоты на обеих секциях шин. Если на одной секции частота пони-

120

>кена, а на другой нет, действует АВР. Во избежание ложного срабатывания АВР в случае кратковременного замыкания контактов реле частоты при толчках напря­ жения, когда частота не меняется, контакты реле часто­ ты включаются через промежуточные реле, времени сра­ батывания которых достаточно для отстройки от указан­ ных толчков. Схема пуска АВР, представленная на рис. 6-3, обеспечивает действие АВР как при снижении напряжения (Н), так и при снижении частоты (Ч).

Однако при использовании подобных быстродейст­ вующих схем (с реле частоты или реле направления мощности) необходимо проверять допустимость тока включения при самозапуске возбужденного синхронного двигателя. В некоторых случаях может возникнуть не­ обходимость выдержки времени, обеспечивающей зату­ хание £ д.щ) до величины, определяемой по (6-4).

Во всех случаях время действия устройства АВР должно удовлетворять условиям § 6-4.

6-3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ М ОЩ НОСТИ НЕОТКЛЮЧАЕМЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПО УСЛОВИЯМ С А М О ЗА П У СК А

На практике часто требуется не определение напря­ жения при заданных сопротивлении сети и суммарной мощности самозапускающихся двигателей, а решение обратной задачи.

Исходя из характеристик момента сопротивления ме­ ханизма и вращающего момента двигателя определяется напряжение, при котором в начале разгона момент дви­ гателя будет превышать момент сопротивления на 10%

мый момент при том же скольжении и напряжении UR. Определяется эквивалентное сопротивление двигате­ лей, при котором будет обеспечено это напряжение. По величине эквивалентного сопротивления находится сум­ марная мощность двигателей с обеспеченным самозапу-

ском.

В пределах найденной мощности выбираются двига­ тели наиболее ответственных механизмов. Остальные

121

двигатели й другие потребители должны быть автомати­ чески отключены. Отключившиеся двигатели могут уча­ ствовать либо в самозапуске второй ступени, и тогда на их выключателях оборудуются устройства АПВ, либо включаться персоналом.

Для разных вариантов использования самозапуска мощность двигателей, которые могут не отключаться, мо-

Рис. 6-4. Некоторые варианты использования самозапуска электродвигателей.

а — АПВ в энергосистеме; б — АВР трансформатора; о — АВР на секционном выключателе; 1 — двигатель (или двигатели), участвую­ щий в самозапуске; 2 — нагрузка // секции при самозапуске двига­ телей / секции.

жет быть определена на основании изложенного в §4-1 (см. также [Л. 1]).

Если в самозапуске участвуют все двигатели, т. е. отсутствует секция шин, на которой электроснабжение

где т)н. соэфь — средние номинальные к. п. д. и коэффи­ циент мощности двигателей; 5б — базисная мощность, кВ-А (обычно мощность питающего трансформатора); хс— сопротивление сети до шин, к которым подключены двигатели; Uc— напряжение источника питания (1,02— 1,05); Un— требуемое напряжение двигателя при само­ запуске; k — кратность тока согласно (6-3) или в соот­ ветствии с рис. 6-1. Базисное напряжение здесь равно номинальному напряжению нагрузки.

* Формулы (6-6) и (6-7) справедливы для асинхронных и иевоз* буждениых синхронных двигателей, участвующих в самозапуске.

122

Если отключившаяся секция I (рис. 6-4,в) с помощью АВР на секционном выключателе подключается к сек­ ции II, уже несущей нагрузку, то неотключаемая мощ­ ность на секции I составит (кВт):

где Qu— реактивная мощность, потребляемая нагрузкой, квар.

Из (6-7) следует, что если на неотключающейся сек­ ции II имеются синхронные двигатели, целесообразно использовать их форсировку возбуждения. Величина QH при опережающем коэффициенте мощности отрицатель­ на, и при увеличении ее абсолютного значения Рлм уве­ личивается. Наличие на неотключавшейся секции кон­ денсаторной батареи также облегчает условия самозапуска. Однако выработка реактивной мощности небла­ гоприятно влияет на ток включения.

Явнополюсные синхронные двигатели при наличии разрядного сопротивления в цепи ротора с достаточной для практических расчетов точностью могут учитываться аналогично (6-3). Однако в каталогах для них не при­ водится величина максимального асинхронного момента, а указывается момент при скольжении 0,05 («входной» тйх) и пусковой (тп). Тогда из формулы Клосса

(6-8)

Напряжение, необходимое в начале разгона UR, опре­ деляется следующим образом.

1.Определяются скорость и скольжение s, которые будут иметь механизмы к моменту восстановления элек­ троснабжения.

2.Определяются моменты сопротивления механиз­ мов тс при скольжениях s.

3.Находится требуемый асинхронный момент двига­

теля при том же скольжении: таи = \,\т с.

4. Из формул асинхронного момента для скольжений, найденных в п. 1, определяется напряжение (в относи­ тельных единицах):

для асинхронных двигателей — по приближенной фор­ муле Клосса (4-14);

123

для синхронных двигателей с глухоподключенным возбудителем — по (4-19);

для синхронных двигателей с разрядным сопротивле­ нием кратностью kR— по (4-19), если подставить вместо x'd величину

Приближенный результат для синхронных двигателей с разрядным сопротивлением можно получить по (4-14) С учетом (6-8).

6-4. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЗЕРВНОГО ПИТАНИЯ СЕКЦИИ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

На большинстве электростанций каждая секция по­ требителей собственных нужд, как правило, принадле­ жащих одному блоку, имеет два ввода — рабочий и ре­ зервный. Эти вводы могут осуществляться от шин гене­ раторного напряжения через реакторы или трансформа­ торы, а в некоторых случаях и от шин более высокого напряжения через трансформаторы. Может быть один резервный ввод на две секции собственных нужд. Общий порядок расчета автоматического включения секции соб­ ственных нужд с учетом самозапуска электродвигателей одинаков для различных вариантов схемы электроснаб­ жения. Различие в схемах соединений первичных цепей влияет в первую очередь на конкретное выполнение схем вторичных цепей (различные блокировки и т. д.).

Рассмотрим расчет параметров устройства автома­ тического включения резервного питания секции собст­ венных нужд тепловой электростанции через реактор на примере схемы, изображенной на рис. 6-5.

В нормальном режиме секция с. н. питается от шин А генераторного напряжения. Выключатель ЗВ отклю­ чен. На рис. 6-5,6 положение всех контактов показано для отключенного состояния соответствующих аппара­ тов. В нормальном режиме реле напряжения 1На, 1НС и 2Н притянуты. Реле однократности действия РОД также притянуто (выключатель 2В включен).

При исчезновении напряжения на шинах с. н. по лю­

124

на шинах Б), получает питание реле времени РВ. Если за время действия реле РВ напряжение на шинах с. н. не восстановится, получит питание катушка отключения выключателя 2В (КО-т), и этот выключатель отключит­ ся. При отключении выключателя 2В обесточится ка­ тушка реле однократности действия РОД и получит пи­ тание контактор включения выключателя ЗВ (КВ3в) ■ Реле РОД разомкнет свои контакты непосредственно после включения выключателя ЗВ, подающего питание на шины с. н. от шин Б генераторного напряжения. Если причиной исчезновения напряжения на шинах с. н.

было устойчивое к. з. в точке КЗ, выключатель ЗВ от­ ключится своей защитой и повторно не включится, что обеспечивается размыканием контакта реле РОД.

Если выбрана принципиальная схема устройства АВР, то при расчете требуется решить следующие во­ просы:

. а) проверить возможность самозапуска двигателей, питающихся от секции собственных нужд;

б) выбрать уставки АВР; в) выбрать уставку токовой защиты цепи резервного

питания (выключатель ЗВ).

125

В целях упрощения расчет самозапуска двигателей может быть выполнен с некоторыми допущениями:

1.За время перерыва питания скорость группы двига­ телей с. н. уменьшается до 0,85 и ниже (см. § 5-3). По­ скольку при скольжении 0,15 и более сопротивление асинхронных электродвигателей мало отличается от пу­ скового, в качестве расчетного может быть принят ре­ жим, соответствующий полной остановке.

2.Напряжение на шинах Б генераторного напряже­

ния (или на шинах высокого напряжения, к которым подключен трансформатор резервного ввода секции соб­ ственных нужд) может быть принято неизменным, так как мощность потребителей собственных нужд значи­ тельно меньше мощности генераторов, а генераторы имеют устройства регулирования напряжения.

3. Влиянием активных сопротивлений можно пре­ небречь, и тогда сложение сопротивлений заторможен­ ных двигателей и реакторов или трансформаторов про­

изводится арифметически.

При описанных допущениях расчет самозапуска про­

остаточного напряжения. Расчеты и опыт эксплуатации показывают, что при кратковременном перерыве пита­ ния, соответствующем времени действия устройств АВР, самозапуск двигателей собственных нужд электростан­ ций возможен, если напряжение на зажимах двигателей в начале самозапуска остается не менее 0,7. При очень коротких перерывах питания на станциях высокого дав­ ления достаточно напряжения 0,55 (это имеет место и для других потребителей электроэнергии, если в груп­ пе преобладают механизмы с вентиляторной механи­

ческой характеристикой).

Расчет удобнее вести в относительных единицах, приняв за базисные номинальные данные реактора (ток

126

Ток срабатывания максимальной токовой защиты ре­ зервной цепи питания (для схемы рис. 6-5 защиты вы­ ключателя ЗВ) определяется в соответствии с условия­ ми, изложенными в § 6-2. Пусковой ток (А) группы двигателей, подключенной к шинам с. н., при номиналь­ ном напряжении равен:

где 5П— пусковая мощность группы, кВ-А, по (6-2); t/H.д— номинальное напряжение двигателей, кВ.

С учетом реактора и соответствующего напряжения t/B ток самозапуска (А) составит:

/3= t/B/n.

Реле напряжения 2Я контролирует напряжение на источнике резервного питания секции с. н. Оно не долж­ но быть притянутым в том случае, если напряжение это­ го источника опустилось ниже минимально допустимого предела. Если под уставкой реле напряжения понимает­ ся минимальное значение напряжения, при котором ре­ ле притягивается, то

/в / з .О Т Х "Ь At.

127

Замедление в отпадании якоря реле однократности действия РОД выбирается из условия обеспечения на­ дежного включения выключателя резервного ввода:

'^род — '^вкл + lA^aan,

подключено шесть асинхронных электродвигателей, три из которых имеют номинальные данные 850 кВт, 6 кВ, коэффициент мощности 0,89, к. п. д. 0,95, кратность пускового тока 5,3, а остальные три — 360 кВт, 6 кВ, коэффициент мощности 0,87, к. п. д. 0,93, кратность пускового тока 4,5.

Используются реакторы типа РБА-6-500-8 с параметрами 6 кВ,

на шинах А напряжение не менее 0,7 отп. ед. Время срабатывания

Сопротивление реактора в относительных единицах jcp = 0,08. Напряжение, восстанавливающееся на секции при самозапуске после срабатывания АВР,

0,24 £/.= 0,24+-0,08 !, 05 = 0,79.

Полученное напряжение больше требуемого 0,7UB, и, следова­ тельно, самозапуск двигателей произойдет.

128

Уставка реле напряжения 2Н, контролирующего наличие на­ пряжения на источнике питания резервного ввода, должна быть не выше

а максимальное напряжение отпадания. Тогда

•Нотгн «£0,818-0,85=0,695

(коэффициент возврата реле равен 0,85), что более 0,6. Следова­ тельно, полученная уставка реле 2Н может быть принята (при­ тягивание при 0,82, отпадание при 0,7).

Выдержка времени реле времени РВ, если ступень выдержки времени 0,3 с, должна быть

3*0,15+0,3=0,45 с.

Принимаем 0,5 с.

Выдержка времени при отпадании реле РОД

(род—0,25+0,3—0,55 с.

Принимаем 0,5 с.

Определение тока срабатывания токовой защиты выключателя ЗВ лучше выполнять в именованных единицах.

Пусковой ток группы при известной пусковой мощности равен:

21 960

иу з -6■=2 ПО А.

Ток при групповом самозапуске и фактическом напряжении

/ а=0,795 -2 110=1 680 А.

Принимая коэффициент надежности равным 1,2, а коэффициент возврата защиты 0,85, получаем ток срабатывания защиты

6-5. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ОБЕСПЕЧЕННОМ И НЕОБЕСПЕЧЕННОМ САМ О ЗА П УСК Е

В настоящее время все большее распространение по­ лучают методы количественной оценки надежности элек­ троснабжения, основанные на положениях теории веро­ ятностей и математической статистики [Л. 9]. Показа­ тели надежности должны соответствовать требованиям ГОСТ 13377-67. Выбор показателей надежности для си­ стем электроснабжения выполняется согласно [Л. 21] и зависит от категории потребителей, характера техноло­ гического процесса промышленного предприятия, а так-