1_amp_amp_2nd_semestr

напряжение не исчезает полностью, а мгновенно уменьшается, то в двигателе возникает переходной ток, который быстро затухает, поскольку скольжение асинхронного двигателя за это время существенно не увеличится, то сопротивление асинхронного двигателя практически останется неизменным. Поэтому ток, который потребляет асинхронный двигатель из сети после затухания переходного процесса в начальный момент снижается. Поэтому вследствие уменьшения момента сопротивления угловая скорость начинает уменьшатся до тех пор пока не наступит равновесие. Ток асинхронного двигателя при этом в зависимости от Sу и величины сопротивления асинхронного двигателя может увеличится или уменьшится.

В случае, если выбег возникает при коротком замыкании на сборных шинах или вблизи них, то в начальной стадии процесса, до затухания ЭДС асинхронного двигателя все электродвигатели работают в генераторном режиме. Взаимное влияние электродвигателей друг на друга отсутствует, за счет переходных токов на валу двигателя возникнет дополнительный тормозной момент, что обеспечивает более быстрый процесс выбега чем при отключении от шин. Значительное влияние на процессы выбега с самозапуска оказывают синхронные электродвигатели. Наличие у них системы возбуждения (особенно при работе форсировки) приводит к тому, что в процессе группового выбега синхронные электродвигатели генерируют значительную реактивную мощность. Поэтому снижение остаточного напряжения происходит медленнее. Если элементы автоматики АВР электроустановки приводится в действие от защиты минимального напряжения, то из-за медленного снижения напряжения происходит задержка в подаче питания от резервных источников и последующее значительное торможение двигателя за время перерыва питания.

Если механизмы синхронных электродвигателей обладают не зависящей от частоты механической характеристикой и достаточно сильно загружены (мельницы), то в процессе выбега синхронные электродвигатели потребляют большую активную мощность и резко увеличивают торможение остальных двигателей. Более благоприятно влияют на процессы выбега и самозапуска те синхронные электродвигатели, которые вращают механизмы с не линейно возрастающими характеристиками (насосы на водоносных циркуляционного водоснабжения).

12

Самозапуск электродвигателей собственных нужд.

Практика эксплуатации электростанций показывает, что происходят частые нарушения электроснабжения двигателей С.Н.

Существенного увеличения надежности работы электростанции можно достичь, если при кратковременном снижении или даже полном исчезновении напряжения на шинах С.Н. при к.з. не отключать двигатели от сети.

31

Тогда после восстановления нормального напряжения происходит их самозапуск

– групповой пуск с некоторой промежуточной частоты вращения, до которой затормозились двигатели в аварийном режиме.

Таким образом самозапуском электродвигателей С.Н. называется восстановление нормального технологического режима механизмов С.Н. без вмешательства персонала после кратковременного перерыва электроснабжения или глубокой посадки напряжения на шинах С.Н.

Самые распространенные причины, вызывающие нарушения в системе СН и требующие обеспечения самозапуска:

1)Отключение рабочего источника питания С.Н. из-за его повреждения или потеря им питания при повреждениях на секциях С.Н. или при совпадении к.з. на присоединении с отказом соответствующего выключателя

2)Аварийное отключение энергоблока при повреждениях в турбине генератора, блочного трансформатора ТСН с необходимостью его остановки.

3)Колебания напряжения на шинах СН при переходе генератора в асинхронный режим при потере возбуждения.

4)Ошибочное или самопроизвольное отключение рабочего источника питания СН.

5)К.з. во внешней сети или на С.Н. после отключения которого восстанавливается питание на шинах С.Н., питающихся от рабочего источника

питания.

Во всех случаях двигатели при уменьшении напряжения тормозится, а при восстановлении напряжения должны самозапускаться. В 1)-4) – переключение на резервный источник питания.

Самозапуск происходит тяжелее, чем пуск двигателей из неподвижного состояния, т.к. напряжение на шинах при групповом самозапуске ниже, чем при пуске отдельного двигателя.

Длительность самозапуска зависит от tПП , параметров ТСН, мощности

неотключенных двигателей и их параметров, к.з. двигателей, механических характеристик двигателей и механизмов.

УСПЕШНЫЙ самозапуск – такой при котором остаточное напряжение на шинах СН такое, при котором обеспечиваются такие mд на валу затормозившихся

двигателей, что продолжительность разбега до номинальной частоты не выходит за допустимые пределы, определяемые условиями нагрева двигателей или сохранением технологического режима.

32

Допустимая длительность процесса самозапуска для электродвигателей системы собственных нужд ТЭС среднего давления составляет 30 35 с

(по условиям нагрева электродвигателей при самозапуске).

Допусктимая длительность процесса самозапуска для электростанций высокого давления с поперечными связями связями составляет 20 25 с (по условиям сохранения технологического режима работы котельного агрегата так как котлы высокого давления обладают сравнительно малой аккумулирующей способностью и не допускают длительных перерывов в подаче питательной воды. Допустимая длительность процесса самозапуска для блочных электростанций высокого режима составляет 15 20 с (по условиям сохранения технологического режима работы котла).

Еще меньше допустимое время самозапуска для АЭС.

Перерыв питания для отключения рабочего источника питания и включением действием АВР резервного источника питания, а также при отключении повреждений на современных источниках питания составляет:

0,7 с – при отключении рабочего источника питания действием быстродействующих защит или при ошибочном отключении его персоналом; 1,5 с – при отключении рабочего источника питания действием его М.Т.З.; 2 с – при отключении рабочего трансформатора СН с расщепленными обиотками действием М.Т.З. на стороне высокого напряжения;

3,5 с – при отключении выключателя рабочего источника питания действием ЗМН.

За расчетный перерыв принимаем паузу 2,5 с (состоит из времени уменьшения напряжения на шинах до установки ЗМН, собственного времени срабатывания защиты, и времени действия АВР).

33

Самозапуск неуспешен,если начальное напряжение после подачи питания будет недостаточно для создания избыточного момента для разворота хотя бы части основных двигателей или скорость восстановления напряжения недостаточна для обеспечения СЗ.

Для приближенной оценки успешности группового самозапуска иногда принимают величину начального напряжения (остаточного напряжения на шинах СН после включения резервного источника питания.

Исследования показали, что допустимая величина остаточного напряженияна шинах СН, обеспечивающая групповвой самозапуск после кратковременного перерыва питания 2 3 с составляет:

1) для станций среднего давления с коэффициентами загрузки КЗ 0,6 0,7

UОСТ 0,55 UНОМ.ДВ

2) для станции высокого давления с КЗ 0,8 0,9 UОСТ (0,6 0,63) UНОМ.ДВ Пример (графики кривых U, I, m, S)

Алгоритм расчета процесса самозапуска.

Расчет выбега и самозапуска АД с учетом всех факторов требует совместного решения СДУ, электромеханических и электропереходных процессов. Порядок системы очень большой – решение только с помощью ПЭВМ. Используются практические упрощенные методы расчета.

Наиболее точное решение дает графоаналитический метод последовательных интервалов. Расчет процесса самозапуска (с момента подачи напряжения на шины

установки ) выполняется втакой последовательности:

1)Определяют индуктивные сопротивления трансформатора и других элементов, включенных между сборными шинами, напряжение на которых при самозапуске можно считать неизменным и сборными шинами к которым подключают АД.

2)Определяем параметы электродвигателей участвующих в самозапуске.

3)По предварительно полученным кривым (t) для выбега находим частоту вращения АД к моменту подачи напряжения.

34

4)Определяем сопротивление отдельных электродвигателей при наыденных значениях .

5)Определяем эквивалентное сопротивление электродвигателей, участвующих в

jXСВ j(XC XТР XШ )

XШ сопротивление шинной линии, по которой питание подается к электродвигателям;

7)Пользуясь механическими характеристиками АД участвующие в самозапуске определяем mП (SП ) каждого АД при найденной ранее частоте вращения и при номинальном напряжении, а потом находим момент АД при UОСТШ :

m Н момент АД при номинальном напряжении и скольжении с которым работает АД в данный момент времени.

8)По механическим характеристикам рабочих машин (механизмов) определяем момент сопротивления для АД при данном S (или ).

9)Определям избыточный момент двигателя: mД m mC .

10)Используя уравнения движения в конечных приращениях находим:

11) Определяем частоту вращения к концу расчетного интервала.

Sm 1 Sm S

Затем продолжаем расчет для других интервалов времени.

13

Нормальные режимы работы синхронных генераторов.

При работе СГ параллельно с сетью их нагрузка изменяется в соответствии с графиком нагрузки электростанции.

Под нормальными установившимися (длительными) режимами ТГ следует понимать такие режимы в которых он может работать длительно без ограничений по времени. К относится прежде всего номинальный режим для которого ТГ предназначен и который указан на его щитке. К этому классу режимов следует отнести и все режимы с неполной (частичной) нагрузкой и

35

режимы с переменной регулируемой нагрузкой при условии, что в процессе эксплуатации основные параметры ТГ не отклоняются за допустимые пределы.

Режим работы ТГ характеризуется следующими основными параметрами: S - полная мощность; Uст , Iст - напряжение и ток статора; If - ток

ротора; cos - коэффициент мощности; f - частота; tохл , Pохл - температура и

давление охлаждающей среды.

Нормальные условия работы ТГ – это прежде всего условия при которых соблюдаются расчетные условия охлаждения машины, т.к. длительность установившегося режима работы генератора ограничивается главным образом его нагревом.

Температура охлаждающей воды, поступающей в газоохладители или при наличии теплообменников в первый теплообменник со стороны начального поступления охлаждающей воды - +33 °С; температура охлаждающего газа (воздуха или водорода), выходящего из газоохладителя - +40 °С; температура поступающей охлаждающей жидкости (дистилят или масло), применяемой для непосредственного охлаждения машины должна быть для дистилята 33 °С, для масла – 40 °С. Заводским требованиям должно соответствовать и избыточное давление водорода (не менее 0,5 атм) и его чистота (98%).

Параметры ТГ считают практически неизменными, если их изменения, неизбежные в эксплуатации, находятся в заданных пределах отклонений, не влияющих на режим генератора.

Например, нагрузка ТГ считается неизменной, если отклонения I и U статора от установившегося значения находятся в пределах ±3 %, а тока возбуждения и частоты – в пределах ±1%. Температуру меди и стали ТГ считают неизменной если ее отклонения от установившегося значения не превышают 1 °С в течении 1 часа.

Режим ТГ считается нормальным и при несколько больших отклонениях его параметров.

В соответствии с ГОСТ ТГ должны сохранять номинальную и максимальную длительную мощность при одновременных отклонениях напряжения на выводах до ±5 % и частота ±2,5 % номинальных значений.

При этом в режимах работы с повышенным напряжением и пониженной частотой сумма абсолютных значений отклонений U и f не должна превышать 6

%.

Турбогенераторы мощностью 110 МВт и выше должны допускать длительную работу с активной нагрузкой, на 10 % больше номинальной. Это позволяет выдавать в сеть повышенную мощность от паровых турбин при уменьшении промежуточных отборов пара.

Рассмотренные выше режимы, отличные от номинального, не являются перегрузочными. Это длительно допустимые нормальные режимы ТГ.

36

энергосистемы δ уменьшается. Поскольку предполагают, что изменение активной нагрузки генератора происходит при неизменном If и Eq, то вектор диаграммы изменится таким образом, что Eq описывает окружность.

14

Угловые характеристики мощности синхронных генераторов.

Если пренебречь активным падением напряжения, так как в крупных машинах оно меньше 1% от номинального напряжения генератора, то диаграмма принимает вид представленный на рис. 2-3а для явнополюсной машины и рис. 2- 3б для неявнополюсной машины (случай индуктивно-активной нагрузки).

Нагрузки синхронных генераторов изменяются по графикам нагрузки станции. При этом активную мощность изменяют посредством энергоносителя пропускаемого через турбину системой регулирования, а реактивную мощностьизменением тока возбуждения автоматическими средствами возбуждения.

Нормальные режимы работы генераторов характеризуются его номинальными параметрами.

Основные характеристики любого синхронного генератора можно получить с помощью векторной диаграммы (Л-1.2) Из рис. 2-3а,б активная

мощность генератора (о. е.) равна:

P U I cos U I cos( ) U I cos cos U I sin sin (2-1)

Из тех же рис.2-3 а,б следует, что

38

В неявнополюсных машинах xd xq , тогда

P Eq U sin (2-5) xd

Реактивная мощность синхронной машины (о. е.) равна:

Q U I sin U I sin( ) U I sin cos U I cos sin (2-6)

Из выражений (2-3), (2-4) и (2-6) получим

15

генератор выпадает из синхронизма (Л-1,2).

39

Устойчивая работа турбогенератора возможна, когда увеличение угла δ

возможно при max . Максимальный угол max соответствует максимальной

мощности Pmax (Рис. 2-4б, в).

Максимальная мощность Pmax называется пределом статической

устойчивости. Каждой величине тока возбуждения соответствует определенная величина предела статической устойчивости Pmax . Для турбогенераторов из

выражения (2-5) при sin 1

Pmax Eq U (2-12) xd

Для гидрогенераторов Pmax несколько больше (рис. 2-4в) за счет

реактивного момента.

Устойчивая работа синхронных генераторов возможна при условии Pг Pmax при заданном токе возбуждения. С повышением тока возбуждения,

Pmax увеличивается и соответственно тем больше (все условия устойчивой

работы) возможная длительная нагрузка генератора. Номинальной активной мощности каждого генератора соответствует номинальный ток возбуждения (рис.

2-5).

то реактивная мощность (2-8) станет равной нулю. Чем меньше ток возбуждения, тем меньше угол дельта при котором реактивная мощность будет стремиться к нулю.

cos 1, что соответствует нормальному режиму работы. В таком режиме генератор работает устойчиво.

Наибольшая выдаваемая реактивная мощность работающего генератора с током возбуждения iв , если нет активной нагрузки, т.е. при 0 из выражения

40

Рис. 2-5