2. Влияние компенсации реактивной мощности в узле нагрузки на статическую устойчивость.
5.10 Указания к решению задачи 3
5.10.1Проверка возможности прямого асинхронного пуска высоковольтного синхронного двигателя
При пуске электродвигателя снижение напряжения, вызываемое им, не должно влиять на нормальную работу присоединенных к данной электрической сети остальных потребителей. Так, величина снижения напряжения в сети при пуске электродвигателя не должна превышать на шинах
6-10 кВ источника питания величины (10-15 %) Uном для осветительной и смешанной нагрузки и (20-25 %) Uном – для чисто силовой нагрузки.
Для проверки возможности прямого пуска составляется схема замещения без учета активных сопротивлений элементов. При заданных условиях сопротивления элементов по каталожным данным в относительных единицах равны:
линии
x |
л |
= x L |
Sб |
|
; |
|
(5.42) |
||||||||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
0 |
|
|
|
Uб2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
трансформатора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xт = |
|
uк% |
|
|
Sб |
|
; |
|
(5.43) |
||||||
100 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
Sном |
|
|||||||||
синхронного двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
xд ≈0, 2 |
|
Sб |
|
; |
|
|
(5.44) |
||||||||
|
Sном |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
нагрузки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xнагр |
= |
cosϕнагр Sб |
. |
(5.45) |
|||||||||||
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Pнагр |
|
||||||
За базисные условия рекомендуется принимать номинальные условия двигателя.
Сопротивление при параллельном соединении двигателя и нагрузки
равно
39
|
|
xдн = |
xд xнагр |
. |
|
(5.46) |
||
|
|
xд |
+ xнагр |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Ток короткого замыкания на шинах питания 6-10 кВ определяется |
|||||||
по формуле |
|
|
|
|
|
|||
|
|
I к = |
|
|
Sб |
|
, |
(5.47) |
|
|
|
3 |
U б xc |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
где |
Iк |
– ток короткого замыкания на шинах питания, кА; |
|
|||||
|
xc |
– сопротивление системы электроснабжения, отн. ед., равное |
|
|||||
|
|
xc=xл+xт . |
|
|
(5.48) |
|||
|
Тогда мощность короткого замыкания равна |
|
||||||
|
|
S к = 3 U ном I к , |
(5.49) |
|||||
где |
Sк |
– мощность короткого замыкания на шинах питания, МВА; |
||||||
Uном – номинальное напряжение на шинах питания, кВ.
Напряжение на шинах питания 6-10 кВ при пуске определяется по формуле
U ш =U ном |
xдн |
. |
(5.50) |
|
|||
|
xдн + xc |
|
|
Если Uш < (0,8 ÷ 0,85) Uном , то необходимо вводить в схему пусковое устройство, например реактор.
В качестве дополнительного условия проверки возможности прямого пуска можно использовать следующие соотношения:
при редких пусках
xд ≥ 4 xс ; |
(5.51) |
при частых пусках |
|
xд ≥ 9 xс . |
(5.52) |
5.10.2 Выбор реактора для пуска синхронного двигателя
Если прямой пуск синхронного двигателя невозможен, то необходимо рассчитать и выбрать пусковой реактор.
Первоначально рассчитывается минимально допустимое напряжение на зажимах двигателя, которое достаточно, чтобы привести во вращение механизм. Данный синхронный двигатель приводит во вращение турбоме-
40
ханизм, механическая характеристика которого в относительных единицах описывается выражением
|
1−s |
2 |
|
mмех =0,13 +0,85 |
|
, |
(5.53) |
|
|||
|
1−sn |
|
|
где mмех– момент на валу механизма, отн. ед.;
s sn
sn ≈0,05 . |
(5.54) |
Минимально допустимое напряжение определяется с помощью выражения:
U доп.min = 1,7 mco |
k з |
, |
(5.55) |
|
|||
|
mп |
|
|
где mco – момент на валу механизма, отн. ед., при скольжении, равном единице. Из формулы (5.53) находим
|
mco = 0,13; |
(5.56) |
kз |
– коэффициент загрузки двигателя, отн. ед.; |
|
mn |
– кратность пускового момента двигателя, отн. ед.; |
|
Uдоп.min – минимально допустимое напряжение двигателя при пуске,
отн. ед.
Тогда требуемое напряжение в начальный момент пуска на зажимах двигателя должно удовлетворять условию
Uдв.п ≥Uдоп.min . |
(5.57) |
Исходя из полученного по формуле (5.55) напряжения находится сопротивление пускового реактора по следующей формуле:
|
|
|
x |
дн |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
x |
|
= |
|
|
|
−1 |
− |
|
|
U |
|
, |
(5.58) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
р |
Sдв.ном |
Uдоп.min |
|
|
Sк |
|
ном |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Sдв ном – номинальная полная мощность двигателя, МВА, определяемая по паспортным данным:
41
Sдвном = |
Pдвном |
; |
(5.59) |
|
|||
|
cosϕдвном |
|
|
xp – расчетное реактивное сопротивление реактора, Ом.
По каталожным данным выбирается ближайшее меньшее стандарт-
ное сопротивление реактора. Номинальный ток реактора предварительно |
|||||||||
принимается из соотношения I рном = ( |
0,5 ÷1) |
Iдвном . |
Затем уточняется |
||||||
напряжение на зажимах двигателя в начальный момент пуска |
|||||||||
U двп = |
|
|
xдн |
|
|
|
, |
(5.60) |
|
|
|
Sдвном |
|
|
|||||
|
xдн + x′р |
|
+ |
|
Sдвном |
|
|
||
|
|
|
S к |
|
|||||
|
|
|
U ном2 |
|
|
||||
где x′p – выбранное стандартное значение реактивного сопротивления ре-
актора, Ом.
При этом должно выполняться условие (5.57).
Кроме этого, определяется понижение напряжения на шинах 6-10 кВпитающей подстанции в начальный момент времени.
Учтем, что двигатель подключен к сети через реактор и, следовательно, изменится величина сопротивления xдн:
xдн = |
(xд + x′р ) xнагр |
(5.61) |
||||
|
|
|
|
|
||
(xд + xд′)+ xнагр |
||||||
и тогда |
|
|
|
|
|
|
U = |
Sдвном |
|
U двп |
, |
(5.62) |
|
|
|
|||||
|
|
xдн S к |
|
|||
где U – величина понижения напряжения, отн. ед.
Тогда остаточное напряжение на шинах 6-10 кВ питающей подстанции равно
Uш = 1 − U. |
(5.63) |
Остаточное напряжение должно удовлетворять условию |
|
Uш ≥ 0,8. |
(5.64) |
При выполнении условий (5.57) и (5.64) реакторный пуск синхронного двигателя возможен.
42