Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы эксплуатации электрооборудования. Учебное пособие.pdf
5. Особенности построения и эксплуатации оборудования схем электроснабжения собственных нужд …
Самозапуск отличается от пуска следующим:
1. К моменту восстановления питания часть электродвигателей еще
вращается, а вращающий момент за счет инерции является достаточным
для разворота до номинальной скорости даже при сниженном U
.
с
Например: для двухскоростного двигателя ДАЗО мощностью
800/400 кВт при пуске на 1-й скорости и U
ном Мвр. нач
= 0,95 о. е. и М
=
изб
= 0,8 о. е.
Если же при самозапуске в начальный момент U
то Мвр = 0,9 о. е. и М
= 0,45 о. е.
изб
= 0,7U
сз
и s = 0,2,
ном
2. На шинах двигателя в момент подачи питания сохраняется питание за счет остаточной ЭДС, если выбег групповой, то ЭДС эквивалентной
величины.
При этом суммарный периодический ток электродвигателей опреде-
ляется в момент подачи питания на шины:
I" = (U
где Z
E
дв
− эквивалентное суммарное фазное сопротивление двигателей; U
∑дв
– напряжение шин и ЭДС двигателей.
– Eдв) / Z
ш
∑дв
,
,
ш
Этот ток на современных станциях при малых перерывах питания
и начальном угле между Uш и Eдв, примерно равном 180°, может составить
1,25–1,3 пускового тока нормального пускового режима.
3. Самозапуск происходит при загруженных механизмах, что приво-
дит к увеличению его длительности.
При рассмотрении процессов самозапуска можно выделить два этапа:
1. С момента отключения питания до момента восстановления происходит выбег агрегатов, либо индивидуальный, либо групповой. Если
в выбеге участвуют только асинхронные двигатели, то их взаимное влияние незначительно, так как результирующая ЭДС затухает до нуля за 1–2 с.
2. На втором этапе проходит собственно самозапуск, т. е. разгон двигателей и восстановление нормального режима. Для успешного самозапуска электродвигателей необходимо, чтобы момент вращающий был больше
момента сопротивления; при этом следует помнить, что Мвр ≡ U2 и при
U
= 0,7U
сз
ном
, М
вр
= 0,49 М
вр.ном
.
Следует учитывать, что отключение ряда двигателей защитой минимального напряжения, а также наличие обратных клапанов в трубопроводах облегчают процесс самозапуска.
К настоящему времени накоплен значительный опыт применения
режима самозапуска двигателей на электрических станциях. Практические
исследования и расчеты самозапуска проведены ВНИИЭ, ОРГРЭС и другими организациями и исследователями [14−16].
После этого возможность самозапуска стала предусматриваться на
стадии проектирования электростанций и была введена в соответствующие
131
Основы эксплуатации электрооборудования
нормы [17]. С этой целью на секциях СН устанавливаются устройства
АВР, действующие на отключение рабочего и включение резервного источника питания. В качестве основных расчетных условий, при которых
должен быть обеспечен самозапуск двигателей ответственных механизмов
СН, принимаются следующие: перерыв питания на шинах СН, обусловленный суммарным временем действия защиты, автоматики и выключателей, не должен превышать 2,5 с; все двигатели несут нагрузку, близкую
к номинальной, и нагреты до установившейся температуры; снижение скорости вращения механизмов определяется для индивидуального и группового выбега двигателей; мощность резервного трансформатора на станциях
с поперечными связями в тепловой части должна в 1,5 раза превышать
мощность рабочего источника; на блочных электростанциях мощность резервного трансформатора выбирают на ступень выше рабочего. Предельное время самозапуска двигателей ответственных механизмов по условиям
устойчивости технологического процесса составляет для блочных станций
высокого давления 18 с, блочных станций с поперечными связями в тепловой части − 25 с, станций среднего давления − 35 с.
U, о. е.
a
Рис. 45. Самозапуск электродвигателей секции А и Б блока 300 МВт после перерыва
питания 2,42 с от пускорезервного трансформатора мощностью 32 MBA:
а − напряжения на секциях А и Б;
б − токи самозапуска на секциях А и Б
t, c
I
, о. е.
c.з
5 000 А
2 350 А
б
t, c
При более длительных (до 50−60 с) перерывах питания самозапуск
может быть неуспешным и топка котла погаснет. Режим растопки котла
мощного блока может длиться несколько часов. В таких случаях прини-
132
5. Особенности построения и эксплуатации оборудования схем электроснабжения собственных нужд …
мают специальные меры, улучшающие условия пуска, например, повышение напряжения на секции в процессе самозапуска путем форсировки напряжения трансформатора [14]. К настоящему времени разработано и используется достаточное количество программ для расчетов режимов самозапуска, позволяющих довольно точно определить необходимые параметры, в том числе и в учебных целях [18]. Достоверность расчетов указанных
режимов подтверждается практикой эксплуатации электростанций, на которых предусмотрен самозапуск, а также проведением соответствующих
испытаний [16] (рис. 45).
Испытания проводились на станциях с блоками 300 МВт, где предусмотрен самозапуск ответственных механизмов при перерыве питания СН
до 2,5 с. В указанной ситуации самозапуск проходил с восстановлением
нормального технологического процесса.
5.7. Эксплуатация электродвигателей
Надежная работа электродвигателей СН определяет безаварийную
работу электростанции в целом.
Согласно ПТЭЭС при эксплуатации электродвигателей, их пускорегулирующих устройств и защит должна быть обеспечена их надежная
работа при пуске и в рабочих режимах.
На электродвигатели и приводимые ими механизмы следует нанести
стрелки, указывающие направление вращения. На электродвигателях и их
пусковых устройствах должны быть надписи с наименованием агрегата,
к которому они относятся.
Продуваемые электродвигатели, устанавливаемые в пыльных помещениях и помещениях с повышенной влажностью, необходимо оборудовать устройствами подвода чистого охлаждающего воздуха. Количество
воздуха, продуваемого через электродвигатель, а также его параметры
(температура, содержание примесей и т. п.) должны соответствовать требованиям заводских инструкций.
Плотность тракта охлаждения (воздуховодов, узлов присоединения
кожухов воздуховодов к корпусу электродвигателя, заслонок) следует проверять не реже одного раза в год.
Индивидуальные электродвигатели внешних вентиляторов охлаждения должны автоматически включаться и отключаться при включении
и отключении основных электродвигателей.
Электродвигатели с водяным охлаждением обмотки ротора и активной
стали статора, а также со встроенными водяными воздухоохладителями
необходимо оборудовать устройствами, сигнализирующими о появлении
133
Основы эксплуатации электрооборудования
воды в корпусе. Эксплуатация оборудования и аппаратуры систем водяного охлаждения, качество конденсата и воды должны соответствовать требованиям заводских инструкций.
На электродвигателях, имеющих принудительную смазку подшипников, устанавливается защита, действующая на сигнал и отключение
электродвигателя при повышении температуры вкладышей подшипников
или прекращении поступления смазки.
Около 20 % повреждений электродвигателей происходит из-за увлажнения изоляции. Много двигателей выходит из строя из-за перегрузок,
вызванных завалом топлива, заклиниванием мельниц, дробилок. Повреждения вызываются некачественным ремонтом, неправильным пуском, выходом из строя подшипников, вибрацией, отказами систем охлаждения,
работой на двух фазах из-за коммутационной аппаратуры.
Часть отказов двигателей связана с наличием заводских дефектов:
некачественная пайка и расклиновка обмоток; дефект изоляции; слабая опрессовка стали; плохое крепление пакетов; обрыв стержней в месте соединения с кольцом [11].
Часть дефектов возникает в процессе эксплуатации: появление течи в
двигателях с водяным охлаждением обмоток (АТД-8000); отсутствие термоконтроля подшипников и, как следствие, выход их из строя при перегреве; пробой изоляции из-за коммутационных перенапряжений.
После окончания монтажа или ремонта проводится проверка и осмотр двигателя, релейной и коммутационной аппаратуры, управления
и сигнализации.
Одновременно проводится проверка муфты, соединяющей двигатель
с механизмом, и состояния самого механизма.
Проверяются системы охлаждения и маслоснабжения подшипников,
щеточно-контактных устройств.
Проводится измерение сопротивления изоляции статора мегомметром на 2 500 В и ротора на 1 000 В; величины должны соответствовать
нормативным значениям. При необходимости проводится сушка изоляции.
У мощных двигателей, имеющих подстуловую изоляцию, измеряется
ее сопротивление (не менее 1 МОм).
При пуске обращают внимание на уровень вибрации, акустический
шум, появление дыма и т. д.
Максимальная длительность пусков двигателей нормирована
заводами-изготовителями, и если она нарушается, следует определить
причину.
Электродвигатели с короткозамкнутыми роторами разрешается пускать
из холодного состояния 2 раза подряд, из горячего − 1 раз, если заводской
инструкцией не допускается большего количества пусков. Последующие
134
5. Особенности построения и эксплуатации оборудования схем электроснабжения собственных нужд …
пуски разрешаются после охлаждения электродвигателя в течение времени,
определяемого заводской инструкцией для данного типа электродвигателя.
Повторные включения электродвигателей в случае отключения их
основными защитами разрешаются после обследования и проведения контрольных измерений сопротивления изоляции.
Для двигателей ответственных механизмов, не имеющих резерва,
повторное включение разрешается после внешнего осмотра.
Повторное включение двигателей в случаях действия резервных защит до выяснения причины отключения запрещается.
Электродвигатели, длительно находящиеся в резерве, и автоматические устройства включения резерва должны осматриваться и опробоваться
вместе с механизмами по утвержденному техническим руководителем
графику. При этом у электродвигателей наружной установки, не имеющих
обогрева, должны проверяться сопротивление изоляции обмотки статора
и коэффициент абсорбции.
Схема управления синхронными двигателями мельниц и питательных насосов выполняется с автоматическим выбором момента и подачей
тока возбуждения по спаду тока статора после завершения асинхронного
пуска. После включения двигателя в сеть и достижения им подсинхронной
скорости автоматически включается контактор возбуждения, в цепь ротора
подается ток и электродвигатель втягивается в синхронизм.
Во избежание увлажнения изоляции обмоток длительно неработающие двигатели следует периодически, не реже 1 раза в 10 дней, включать в работу.
На шинах собственных нужд электростанции напряжение должно
поддерживаться в пределах 100–105 % номинального значения. При необходимости допускается работа электродвигателей при напряжении 90–110 %
номинального с сохранением их номинальной мощности.
При изменении частоты питающей сети в пределах ±2,5 % номинального значения допускается работа электродвигателей с номинальной
мощностью.
Номинальная мощность электродвигателей должна сохраняться при
одновременном отклонении напряжения до ±10 % и частоты до ±2,5 % номинальных значений при условии, что при работе с повышенным напряжением и пониженной частотой или с пониженным напряжением и повышенной частотой сумма абсолютных значений отклонений напряжения
и частоты не превышает 10 % [1].
Таким образом, длительное превышение тока статора электродвигателя выше 1,05I
и напряжение выше 1,1U
ном
недопустимо. Кратковре-
ном
менная перегрузка по току двигателей с воздушным охлаждением разрешается на 50 % в течение двух минут, других – в течение одной минуты.
135
Основы эксплуатации электрооборудования
Неполнофазный режим двигателей недопустим. Контроль нагрузки
осуществляется по амперметрам ШУ, по нанесенным красным рискам
и температурному режиму.
Необходимо соблюдение уровней вибрации в пределах допустимых
значений, что является важным условием надежной работы электродвигателя.
Согласно ПТЭЭС вертикальная и поперечная составляющие вибрации (среднее квадратическое значение виброскорости или удвоенная
амплитуда колебаний), измеренные на подшипниках электродвигателей,
сочлененных с механизмами, не должны превышать значений, указанных
в заводских инструкциях.
При отсутствии таких указаний в технической документации вибрация
подшипников электродвигателей, сочлененных с механизмами, не должна
быть выше значений, приведенных в табл. 11.
Таблица 11
Допустимые значения вибрации подшипников электродвигателей
Синхронная частота вращения, об/мин 3 000 1 500 1 000 750 и менее
Удвоенная амплитуда колебаний подшипников, мкм 30 60 80 95
Для электродвигателей, сочлененных с углеразмольными механизмами, дымососами и другими механизмами, вращающиеся части которых
подвержены быстрому износу, а также для электродвигателей, сроки эксплуатации которых превышают 15 лет, допускается работа агрегатов с повышенной вибрацией подшипников электродвигателей в течение времени,
необходимого для устранения причины повышения вибрации.
Нормы вибрации для этих условий не должны быть выше следующих значений, представленных в табл. 12.
Таблица 12
Допустимые значения вибрации (в течение времени, необходимого
для устранения причины)
Синхронная частота вращения, об/мин 3000 1500 1000 750 и менее
Удвоенная амплитуда колебаний подшипников, мкм 50 100 130 160
Периодичность измерений вибрации ответственных механизмов
должна быть установлена по графику, утвержденному техническим руководителем электростанции.
Надзор за нагрузкой электродвигателей, щеточным аппаратом, вибрацией, температурой элементов и охлаждающих сред электродвигателей
(обмотки и сердечника статора, воздуха, подшипников и т. д.), уход за
подшипниками (поддержание требуемого уровня масла) и устройствами
136
5. Особенности построения и эксплуатации оборудования схем электроснабжения собственных нужд …
подвода охлаждающего воздуха, воды к воздухоохладителям и обмоткам,
а также операции по пуску и останову электродвигателя должен проводить
дежурный персонал цеха, обслуживающего механизм.
В случаях, когда через камеры охладителей проходят токоведущие
части, надзор и обслуживание схемы охлаждения в пределах этих камер
осуществляет персонал электроцеха.
Электродвигатели немедленно отключают от сети при несчастных
случаях с людьми, появлении дыма или огня из корпуса электродвигателя,
его пусковых и возбудительных устройств, поломке приводимого механизма.
Электродвигатель должен быть остановлен после пуска резервного
(если он имеется) в случаях:
● появления запаха горелой изоляции;
● резкого увеличения вибрации электродвигателя или механизма;
● недопустимого возрастания температуры подшипников;
● перегрузки выше допустимых значений;
● угрозы повреждения электродвигателей (заливание водой, запари-
вание, ненормальный шум и др.).
Для электродвигателей переменного тока мощностью свыше 100 кВт
в случае необходимости контроля технологического процесса, а также для
электродвигателей механизмов, подверженных технологическим перегрузкам, важно обеспечить контроль тока статора.
На электродвигателях постоянного тока для привода питателей топлива, аварийных маслонасосов турбин и уплотнений вала независимо от их
мощности должен контролироваться ток якоря.
Профилактические испытания и ремонт электродвигателей, их съем
и установку при ремонте производит персонал электроцеха, за исключением
электродвигателей задвижек, обслуживаемых цехом тепловой автоматики
и измерений.
Центровку и балансировку агрегата, снятие, ремонт и установку соединительных муфт (полумуфт электродвигателя и механизма) и выносных
подшипников, ремонт вкладышей выносных подшипников скольжения электродвигателей, фундаментов и рамы, масляной системы (при принудительной смазке подшипников), устройств подвода воздуха, а также воды к воздухоохладителям, обмоткам и другим элементам электродвигателя, охладителей, не встроенных в статор электродвигателей, должен производить персонал цеха, обслуживающего приводимый механизм, или персонал подрядной
организации, производящей ремонт оборудования на данной электростанции.
Профилактические испытания и измерения на электродвигателях
следует организовывать в соответствии с действующими «Объемом и нормами испытаний электрооборудования» [13].
137
Основы эксплуатации электрооборудования
Контрольные вопросы
1. Каковы структура электрических схем электроснабжения собст-
венных нужд станций и особенности их эксплуатации?
2. Какие схемы применяются в системах собственных нужд станций
на сторонах 6,3 и 0,4 кВ?
3. Какие токопроводы и коммутационные аппараты используются на
современных электростанциях в системах собственных нужд станции?
4. Каковы условия и режимы работы основных электроприводов
и механизмов в системах собственных нужд станций?
5. Каковы особенности и допустимая длительность пуска и самоза-
пуска электродвигателей собственных нужд?
138
6. Эксплуатация аккумуляторных батарей
6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ
АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
6.1. Общие сведения
Применение аккумуляторных батарей в энергетике (на генерирующих тепловых и атомных станциях, на распределительных подстанциях)
характеризуется следующими основными особенностями:
● большой продолжительностью дежурного режима, когда батарея
находится в состоянии подзарядки при одновременном среднем значении
тока, потребляемого нагрузкой от выпрямителя (устройствами релейной
защиты и автоматики, противоаварийной автоматики, телемеханики и связи).
Режим является буферным, т. е. нагрузка и батарея всегда подключены
к выходным шинам выпрямителя;
● длительным сроком службы аккумуляторной батареи (15 лет и более);
● относительно большими токами нагрузки в аварийном (автоном-
ном) режиме продолжительностью от 30 мин до нескольких часов в сочетании с короткими «толчками» тока нагрузки в начале, середине и конце
аварийного режима;
● строго заданным диапазоном изменения напряжения батареи во
всех режимах.
В исходных данных для расчетов, которые следует получить от заказчика, должны содержаться следующие сведения:
● номинальное напряжение батареи U
в батарее n). Этот параметр может быть получен расчетным путем;
● максимально допустимое напряжение U
грузки в дежурном режиме;
● минимально допустимое напряжение U
грузки по наиболее критичной цепи в автономном режиме;
● зависимость тока потребления в автономном режиме от времени
I(t) в табличной или графической форме с указанием значений величины
тока и интервалов времени;
● характеристики кабельной сети – длина и сечение кабелей от бата-
реи до входных клемм нагрузки (нагрузок) или полное сопротивление этих
кабелей R
считать, что U
. Если заказчик не сообщает параметры кабельной сети, следует
каб
max
и U
заданы для батареи.
min
(количество элементов
ном
на входных клеммах на-
mах
на входных клеммах на-
min
139
Основы эксплуатации электрооборудования
Обычно питание постоянно включенных элементов нагрузки и тех,
для которых характерно импульсное потребление (например, соленоиды
выключателей), происходит по разным кабельным линиям. Поэтому, строго говоря, минимально допустимое напряжение на батарее необходимо
рассчитывать отдельно для каждого характерного участка автономного
режима. Очевидно, что самые жесткие условия в этом смысле следует
ожидать для толчковых режимов.
6.2. Эксплуатация обслуживаемых аккумуляторных батарей
Аккумуляторные батареи (АБ) на электростанции находятся в ведении
электроцеха, а их обслуживание возложено на специалиста-аккумуляторщика
или специально обученного электромонтера.
Аккумуляторы располагаются в специальном закрытом помещении,
обеспечивающем соблюдение мер безопасности (запрещающих курение
и применение открытого огня, пользование электронагревательными приборами) и оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией, поскольку
при работе батареи образуются вредные и взрывоопасные газовые смеси.
При эксплуатации АБ должна обеспечиваться их длительная, надежная
работа и необходимый уровень напряжения на шинах постоянного тока
в нормальных и аварийных режимах. Перед вводом в эксплуатацию вновь
смонтированной или ремонтированной батареи следует проверить емкость
по току 10-часового разряда, качество и плотность электролита, напряжение
в конце заряда и разряда и сопротивление изоляции относительно земли.
Сопротивление изоляции аккумуляторной батареи в зависимости от
номинального напряжения приведено в табл. 13.
Таблица 13
Значения сопротивления изоляции от номинального напряжения батареи
Напряжение аккумуляторной батареи, В 220 110 60 48 24
Сопротивление изоляции, кОм, не менее 100 50 30 25 15
Устройство для контроля изоляции на шинах постоянного оперативного тока должно действовать на сигнал при снижении сопротивления изоляции одного из полюсов до уставки 20 кОм в сети 220 В, 10 кОм – в сети
110 В, 6 кОм – в сети 60 В, 5 кОм – в сети 48 В, 3 кОм – в сети 24 В.
В условиях эксплуатации сопротивление изоляции сети постоянного
тока должно быть не ниже двукратного значения указанной уставки устройства для контроля изоляции.
140